摘要：目的研究微弧氧化过程的温度场分布情况对成膜过程及表面形貌的影响。方法以7075铝合金微弧氧化过程中的一个放电通道为研究对象,基于多物理场仿真软件COMSOL Mutiphysics建立了微弧氧化传热过程的数学模型及物理模型。基于有限元法求解出微弧氧化成膜过程的温度场分布,选择特定参考线及参考点,绘制了温度-时间曲线。选择0、100、500、1000μs四个关键时间点,绘制了对应的温度-纵向深度曲线、温度分布云图及温度梯度分布云图,并探究其对陶瓷层表面形貌的影响。结果在0~100μs时,放电通道区域温度下降速率最快;在100~500μs时,温度下降速率逐渐减小;在500~1000μs时,温度下降速率最小且趋于不变。相对于放电通道中心区域,靠近氧化铝膜层-铝合金基体界面区域温度下降速率较快,温度梯度较大;在0、100、500、1000μs时,最高温度所在位置的纵向深度依次为93、20、26、38μm,呈现先减小后增大的趋势。结论电解液对微弧氧化过程的冷却作用主要集中于放电通道形成后的100μs内。除电解液外,氧化铝膜层-铝合金基体界面在微弧氧化成膜过程中有一定的冷却作用,而放电通道各区域冷却速率不均衡是氧化膜表面形成火山口状孔洞的主要原因。

关键词：铝合金 微弧氧化 温度场 温度梯度 表面形貌 

单位：烟台大学机电汽车工程学院; 山东烟台264005; 海军航空工程学院基础实验部; 山东烟台264005