机器人辅助激光织构与扫描微弧氧化协同改性铝合金表面性能的研究

为解决铝合金表面硬度低、易磨损和耐腐蚀性差等问题，研究人员创新性地将机器人辅助激光织构(LST)与扫描微弧氧化(SMAO)技术结合，制备出高性能复合涂层。研究表明，网格状纹理预处理可显著增强基体与氧化膜的机械互锁效应，优化后的SMAO工艺参数使涂层耐磨性提升32%，腐蚀电流密度降低一个数量级，为航空航天等高需求领域提供了新型表面改性方案。

　　

铝合金因其轻量化优势广泛应用于航空航天、汽车制造等领域，但表面硬度不足和易腐蚀等问题严重制约其使用寿命。传统微弧氧化(MAO)技术虽能生成Al₂
O₃
陶瓷膜，但对大工件处理不便，且单一技术难以满足极端工况需求。为此，国内某研究团队在《Surface and Coatings Technology》发表研究，首次将机器人辅助激光织构(LST)与扫描微弧氧化(SMAO)技术协同应用，开创了大尺寸铝合金表面高效改性新路径。

研究采用6061铝合金，通过机器人精准控制激光构建"沟槽状"(G)和"网状"(M)两种纹理，结合自主设计的SMAO系统（含四阴极环形电解槽、动态温控模块），实现纹理形貌与氧化工艺的精准匹配。关键技术创新包括：激光脉冲频率调控纹理深度（20-50μm）、电解液流速梯度设计（2-8L/min）、多参数正交实验优化等。

【Sample surface morphology analysis】
SEM显示：网格纹理(M/SMAO)样本的交叉微通道结构使等离子体放电均匀分布，孔隙率较传统MAO降低47%；沟槽纹理(G/SMAO)则因定向沟槽引导放电形成Al₂
O₃
晶粒择优取向，硬度达HV1580。XRD证实M/SMAO样本中α-Al₂
O₃
相含量提升至82%，显著高于未处理组的65%。

【Conclusion】
该研究取得三大突破：(1)网格纹理的"双锚点"效应使涂层结合强度达45.6MPa；(2)SMAO参数优化使摩擦系数(COF)降至0.3，磨损率减少32%；(3)腐蚀电流密度从10^-6
A/cm²
降至10^-7
A/cm²
量级。Hailin Lu团队提出的"纹理-放电"协同机制，为航天器承力部件、汽车发动机缸体等特殊场景的铝合金表面工程提供了创新解决方案，其机器人辅助技术更推动了大工件局部改性的工业化应用进程。