Разноразмерная пористость и теплопроводность оксидных слоев, сформированных плазменно-электролитическим оксидированием на силумине АК12Д

Оксидные слои, сформированные плазменно-электролитическим оксидированием (ПЭО), характеризуются достаточно высокой пористостью, что влияет практически на весь комплекс служебных характеристик. Тем не менее известные данные об интегральной пористости слоев, получаемых ПЭО, достаточно противоречивы, а характер распределения пор по размерам в этих слоях остается малоизученным. В результате обработки полученных в широком диапазоне увеличений изображений поперечного сечения слоя (сканирующая электронная микроскопия – СЭМ, image-based анализ) получено распределение пор по размерам в диапазоне от 10 нм до 10 мкм, которое достаточно хорошо описывается функцией логарифмически нормального распределения (геометрия пор аппроксимировалась сферической формой). Такой характер распределения указывает на природу образования пор, которую можно связать с термически активируемым процессом выделения газа из расплава, объем и средняя температура которого, в свою очередь, определяются энергией микродуговых разрядов. В работе также представлены результаты определения методом рентгеноструктурного анализа (РСА) фазового состава оксидного слоя и размеров кристаллитов. Сравнением результатов рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) и РСА оценен фазовый состав аморфной составляющей. Стационарным методом и методом импульсного лазерного нагрева определена теплопроводность исходного оксидного слоя и слоя после удаления его высокопористой наружной части. Полученные экспериментально-расчетным путем на основе анализа СЭМ-изображений значения пористости и результаты определения фазового состава, включая аморфные фазы, позволили оценить теплопроводность оксидного слоя с помощью четырех известных аналитических моделей. Результаты расчета теплопроводности по модели Loeb показали хорошую сходимость с экспериментальными результатами, полученными в настоящей работе. Путем моделирования показано, что на теплопроводность оксидного слоя размер кристаллитов влияет существенно меньше пористости и аморфной фазы.