Influence of micro-arc oxidation modes on mechanical properties of aluminum alloy samples

Abstract


This paper presents the results of the experimental study influence of micro-arc oxidation (MAO) modes on the yield strength and temporary resistance of aluminum alloy samples marked 2024. The paper describes the research methodology, including the formation of hardened MAO layer on the surface of experimental samples and strength studies by means of experiments with tensile. The studies were conducted according to the theory of experiment planning for a fractional factorial experiment type 23-1. MDO process was carried out using an alkaline electrolyte that is why component concentration of electrolyte (potassium hydroxide - KOH and sodium silicate - Na2SiO3) and electrical parameters of the process, determined by capacity of technological plant, were selected as MAO process factors. Thickness and microhardness of MAO-layer on the cross-sections were determined as well as the yield strength and tensile strength. Regression equations were developed based on data that has been obtained and the conclusions about the degree of influence of modes of micro-arc oxidation on the mechanical properties of the samples were obtained. The results showed that the existence of MAO-layer had almost no effect on the tensile strength of the samples, but it promotes the yield strength increase, the value of which may be increased to 18% depending on the mode of processing. This work was conducted to study the prospects of using the technological method of surface modification - micro-arc oxidation method to improve not only durability but also the strength characteristics of aluminum alloy details.

About the authors

N Yu Dudareva

Ufa State Aviation Technical University

Email: natalia_jd@mail.ru

I A Butusov

Ufa State Aviation Technical University

Email: butusrv.ilya@mail.ru

R V Kalschikov

Ufa State Aviation Technical University

Email: roman_for_work@mail.ru

References

  1. Промышленные цветные металлы и сплавы / А.П. Смирягин [и др.]. - М.: Металлургия, 1974. - 559 с.
  2. Моделирование теплонапряженного состояния головки цилиндра тракторного дизеля воздушного охлаждения / А.Н. Гоц [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 6. - С. 1061-1067.
  3. Справочник металлиста: в 5 т. Т. 2. / под ред. А.Г. Рахштадта и В.А. Брострема. - М.: Машиностроение, 1976. - 720 с.
  4. Дубровский И.М., Егоров Б.В., Рябошапка К.П. Справочник по физике. - Киев: Наукова думка, 1986. - 556 с.
  5. Трение, изнашивание и смазка: справочник: в 2 кн. Кн. 2. / под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина - М.: Машиностроение, 1979. - 358 с.
  6. Технология упрочнения. Технологические методы упрочнения: в 2 т. Т. 2. / гл. ред. М.С. Поляк. - М.: Л.В.М. Скрипт, Машиностроение, 1995. - 688 с.
  7. Микродуговое оксидирование: теория, технология, оборудование / И.В. Суминов [и др.]. - М.: Экомет, 2005. - 368 с.
  8. Получение покрытий анодно-искровым электролизом / В.И. Черненко [и др.]. - Л.: Химия, 1991. - 128 с.
  9. Основы технологии микродугового оксидирования / Б.В. Шандров [и др.]. - М.: Альянс, 2008. - 80с.
  10. Горчаков А.И., Щербаков Ю.В., Бородин Н.М. Формирование покрытий увеличенной толщины на сплавах алюминия при микродуговом оксидировании // Технология металлов. - 2006. - № 1. - С. 39-41.
  11. Кинетика изнашивания покрытий, нанесенных методом микродугового оксидирования / А.А. Петросянц [и др.] // Трение и износ. - 1984. - № 2. - С. 350-354.
  12. Особенности микроструктуры упрочненных поверхностных слоев, получаемых микродуговым оксидированием / В.П. Алехин [и др.] // Физика и химия обработки материалов. - 1991. - № 5. - С. 121-126.
  13. Бутусов И.А., Дударева Н.Ю. Исследование влияния микродугового оксидирования на износостойкость поршня ДВС [Электронный ресурс] // Наука и образование. - 2013. - № 9. - URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/606017.html. (дата обращения: 28.09.2014). doi: 10.7463/0913.0606017.
  14. Исследование керамикоподобных оксидных покрытий на цирконии, полученных при плазменном воздействии в электролитах / А.М. Борисов [и др.] // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейронные исследования. - 2013. - № 4. - С. 76-80.
  15. О теплопроводности оксидных покрытий, полученных методом микродугового оксидирования, на силумине АК9ПЧ / М.М. Криштал [и др.] // Вектор науки Тольят. гос. ун-та. - 2012. - № 4. - С. 169-172.
  16. Микродуговое оксидирование циркония как способ создания элементов теплоразвязки в космических аппаратах [Электронный ресурс] / В.К. Шаталов, А.О. Штокал, Е.В. Рыков, К.Б. Добросовестнов, О.П. Баженова, Т.В. Рожкова // Наука и образование. - 2014. - № 8. - URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/724519.html (дата обращения: 28.09.2014). doi: 10.7463/0814.0724519.
  17. Ефремов А.П. Коррозионно-механическая прочность алюминиевых сплавов и покрытий в минерализованных сероводородсодержащих средах: автореф.. дис. д-ра техн. наук. - М., 1992.
  18. Изучение влияния покрытия, выполненного микродуговым оксидированием, на жесткость и прочность протяженных силовых элементов космического аппарата [Электронный ресурс] / В.К. Шаталов, А.О. Штокал, Е.В. Рыков, К.Б. Добросовестнов // Наука и образование. - 2014. - № 7. - URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/717592.html. (дата обращения: 28.10.2014). doi: 10.7463/0714.0717592.
  19. Evaluation of the mechanical properties of microarc oxidation coatings and 2024 aluminium alloy substrate / Xue Wenbin, Wang Chao, Deng Zhiwei, Chen Ruyi, Li Yongliang and Zhang Tonghe // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2002. - Vol. 14. - No. 44. doi: 10.1088/0953-8984/14/44/407
  20. Structure end tensile/wear properties of microarc oxidation ceramic coatings on aluminium alloy / Tong Wei Bo, Yuan Yan Feng, Wermin Liu, Jun Tian // Trans. Nonferrois Met. Soc. China. - 2004. - Vol. 14. - No. 6. - P. 1162-1168.
  21. Малышев В.Н. Оценка упрочнения алюминиевых сплавов микродуговой обработкой по результатам статических и динамических испытаний // Технические науки. Машиностроение и машиноведение. - 2007. - № 3. - С. 131-137.
  22. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. - 280 с.
  23. Plasma electrolysis for surface engineering / A.L. Yerokhin [et al.] // Surface and Coatings Technology. - 1999. - Vol. 122. - P. 73-79.
  24. Влияние параметров микродугового оксидирования на свойства покрытий, формируемых на алюминиевых сплавах / О.Н. Дунькин, А.П. Ефремов, Б.Л. Крит [и др.] // Физика и химия обработки материалов. - 2000. - № 2. - С. 49-53.
  25. Дударева Н.Ю. Влияние режимов микродугового оксидирования на свойства формируемой поверхности // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2013. - № 3. - С. 217-222.

Statistics

Views

Abstract - 44

PDF (Russian) - 95

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2014 Dudareva N.Y., Butusov I.A., Kalschikov R.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies