氧化石墨烯對鋁合金微弧氧化膜層力學和摩擦學性能的影響

李興明，趙 蓋，胡清元，丁慶軍

(南京航空航天大學 航空航天結構力學及控制全國重點實驗室，江蘇 南京 210016)

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鋁合金是一種輕量化結構材料，具有密度低、比強度高、易成型和良好的電導率等特性，主要應用于運載火箭、武器裝備、船舶交通和航空航天等領域[1-3]。但是鋁合金在重載和嚴苛環境下，由于自身硬度低、耐磨性差等缺點，會導致工件的服役壽命降低，限制了鋁合金進一步的應用，通過微弧氧化表面處理技術能夠有效提升鋁合金的硬度、耐腐蝕和耐磨損性能[4，5]。微弧氧化技術是通過施加高電壓使其表面氣體產生電離，從而產生一系列離散的電弧放電區域，獲得具有致密、高硬度、附著力強的氧化膜，其電解工藝參數決定了其性能[6-8]。

近年來，由于只改善微弧氧化電解液和電參數并不能解決固有膜層的孔隙和磨損問題[9]，所以為了提升微弧氧化膜層的摩擦學性能，通過直接添加功能性納米顆粒是一種改善其性能的有效方式[10，11]，采用一步法在電解液中添加納米顆粒使其吸附或參與基材、電解液反應進而摻入到熔融的氧化物中從而提高膜層的綜合性能[12]。其中通常采用納米硬質顆粒，如TiO2[13]、ZrO2[14]、Al2O3[15，16]等和潤滑顆粒MoS2[17]、石墨[18]、石墨烯[19]等來對其進行改性。Hakimizad 等[13]研究了脈沖波形對7075 鋁合金表面Al2O3及Al2O3/TiO2納米復合等離子體電解氧化(MAO)膜層表面形貌、成分及腐蝕行為的影響，表明TiO2對填充的微孔是一種有效的修復機制，可以提高MAO 膜層的耐腐蝕性。Liu 等[19]研究了石……