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铝合金活塞在服役过程中工作环境恶劣,不但要承受高温高压,而且要克服摩擦磨损以及强腐蚀等条件。然而铝合金表面硬度低、易磨损、耐腐蚀性差等缺陷限制了铝合金活塞的进一步应用。因此,对铝合金活塞表面进行强化处理,对于提高柴油机缸套-活塞组件的可靠性具有非常重要的意义。通过微弧氧化技术可以在铝合金表面原位生长一层具有硬度高、耐磨损、耐腐蚀等性能的陶瓷层,在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒,有望制得具有自修复功能的复合陶瓷层。为此,本文在铝合金活塞制造材料(高硅铸造铝合金)ZL109铝合金表面制备蛇纹石复合微弧氧化陶瓷膜层。首先,优化制备蛇纹石复合微弧氧化陶瓷膜层的工艺参数。然后,探究蛇纹石对微弧氧化陶瓷膜层结构、成分和性能的影响。最后,采用蛇纹石复合微弧氧化陶瓷膜层与铸铁摩擦副进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石复合微弧氧化陶瓷膜层对铁基金属摩擦副的自修复性能。结果显示:本文试验条件下,制备蛇纹石复合微弧氧化陶瓷膜层优化后的工艺参数为,电解液成分及浓度:Na2SiO310g/L,(NaPO3)6 30 g/L,KOH5g/L;电参数:单向恒流模式,正向电流8 A,频率500 Hz,占空比20%;蛇纹石添加浓度10g/L;添加蛇纹石微纳米颗粒增加了微弧氧化膜层生长速率、最终厚度和表面粗糙度,膜层表面微孔数量减少、孔径增大,膜层致密度提高;相比未添加蛇纹石制得的微弧氧化膜层,添加蛇纹石制得的蛇纹石复合微弧氧化膜层硬度提高19.3%,抗磨损性能提高49.2%,耐腐蚀性能明显改善;采用蛇纹石复合微弧氧化陶瓷膜层与球墨铸铁进行摩擦磨损试验,球墨铸铁盘的磨损失重减少21.7%,磨损表面的显微硬度提高19.0%,并且在磨损表面检测到了蛇纹石的特征元素(Mg元素);在蛇纹石复合微弧氧化陶瓷膜层表面均匀涂抹一层蛇纹石粉体,与球墨铸铁进行摩擦磨损试验,在载荷为100 N和200 N时,球墨铸铁盘磨损表面形成明显的自修复保护层。