10.14489/td.2026.05.pp.060-067

2026, 05 май (May)

DOI: 10.14489/td.2026.05.pp.060-067

Бао Ф., Башков О. В.
АКУСТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ: НОВЫЙ ПОДХОД К АНАЛИЗУ МЕХАНИЗМОВ РАЗРЯДА ПРИ МИКРОДУГОВОМ ОКСИДИРОВАНИИ
(с. 60-67)

Аннотация. Микродуговое оксидирование (МДО) широко применяется для поверхностной модификации цветных металлов, однако оптимизация его параметров требует значительных экспериментальных затрат. Методом акустической эмиссии (АЭ) выполнен мониторинг процесса МДО на алюминиевом сплаве Д16АТ в силикатном электролите. Анализ АЭ-сигналов позволил четко выделить стадии процесса, особенно на начальном этапе. Классификация сигналов при различных плотностях тока установила связь между механизмами разряда, типами АЭ-сигналов и стадиями формирования пленки. По частотным характеристикам определены точки перехода между стадиями. Показано, что АЭ является эффективным инструментом для оперативного контроля, прогнозирования и оптимизации свойств МДО-покрытий.

Ключевые слова: микродуговое оксидирование, акустическая эмиссия, алюминиевый сплав, Д16, оксидный слой, t-SNE.

Bao F., Bashkov O. V.
ACOUSTIC EMISSION: A NEW APPROACH TO THE ANALYSIS OF DISCHARGE MECHANISMS IN MICROARC OXIDATION
(pp. 60-67)

Abstract. Microarc oxidation (MAO) is widely used for surface modification of non-ferrous metals; however, optimization of its parameters requires significant experimental effort. In this study, the MAO process on D16AT aluminum alloy in a silicate electrolyte was monitored using acoustic emission (AE). Analysis of AE signals allowed for clear identification of the process stages, particularly the initial phase. Classification of signals at different current densities established a relationship between discharge mechanisms, AE signal types, and film formation stages. Transition points between stages were determined using frequency characteristics. It is demonstrated that AE is an effective tool for operational monitoring, prediction, and optimization of MAO coating properties.

Keywords: microarc oxidation, acoustic emission, aluminum alloy, D16, oxide layer, t-SNE.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Ф. Бао (Харбинский университет науки и технологий, Харбин, Китай) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
О. В. Башков (Комсомольский-на-Амуре государственный университет, Комсомольск-на-Амуре, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

F. Bao (Harbin University of Science and Technology, Harbin, China) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
O. V. Bashkov (Komsomolsk-na-Amure State University, Komsomolsk-on-Amur, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Tsai D., Chou C. Review of the Soft Sparking Issues in Plasma Electrolytic Oxidation // Metals. 2018. Vol. 8, No. 2. Article number 105. DOI: 10.3390/met8020105
2. Kaseem M., Fatimah S., Nashrah N., Ko Y. G. Recent Progress in Surface Modification of Metals Coated by Plasma Electrolytic Oxidation: Principle, Structure, and Performance // Prog. Mater. Sci. 2021. Vol. 117. P. 100735. DOI:10.1016/j.pmatsci.2020.100735.
3. Cheng Y., Wu X., Xue Z., et al. Microstructure, Corrosion and Wear Performance of Plasma Electrolytic Oxidation Coatings Formed on Ti–6Al–4V Alloy in Silicate-Hexametaphosphate Electrolyte // Surf. Coat. Technol. 2013. Vol. 217. P. 129 – 139. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.12.003
4. Askarnia R., Fardi S. R., Sobhani M., et al. Effect of Graphene Oxide on Properties of AZ91 Magnesium Alloys Coating Developed by Micro-Arc Oxidation Process // J. Alloys Compd. 2022. Vol. 892. P. 162106. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.162106
5. Snezhko L., Erokhin A., Kalinichenko O., Misnyan¬kin D. Hydrogen Release on the Anode in the Course of Plasma Electrolytic Oxidation of Aluminum // Mater. Sci. 2016. Vol. 52. P. 421 – 430. DOI: 10.1007/s11003-016-9974-5
6. Tu W., Cheng Y., Wang X., et al. Plasma Electrolytic Oxidation of AZ31 Magnesium Alloy in Aluminate-Tungstate Electrolytes and the Coating Formation Mechanism // J. Alloys Compd. 2017. Vol. 725. P. 199 – 216. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.07.117
7. De Izarra C. UV OH Spectrum used as a Molecular Pyrometer // Journal of Physics. D. Applied Physics. 2000. Vol. 33. P. 1697. DOI: 10.1088/0022-3727/33/14/309
8. Yao Z., Xia Q., Wei H., et al. Study on Coating Growth Characteristics During the Electrolytic Oxidation of a Magnesium-Lithium Alloy by Optical Emission Spectroscopy Analysis // RSC Adv. 2015. Vol. 5. P. 68806 – 68814. DOI: 10.1039/C5RA09378C
9. Boinet M., Verdier S., Maximovitch S., Dalard F. Application of Acoustic Emission Technique for in Situ Study of Plasma Anodizing // NDTE International. 2004. Vol. 37. P. 213 – 219. DOI: 10.1016/j.ndteint.2003.09.011
10. Беспалова Ж. И., Паненко И. Н. Исследование влияния состава электролита и режимов проведения процесса микродугового оксидирования на структуру, морфологию и свойства оксидно-керамических покрытий // Электронная обработка материалов. 2018. Т. 54, № 1. С. 22 – 29. DOI: 10.5281/zenodo.1168356
11. Mukaeva V. R., Gorbatkov M. V., Farrakhov R. G., Parfenov E. V. A Study of the Acoustic Characteristics of Plasma Electrolytic Oxidation of Aluminum // Electrical and Information Complexes and Systems. 2018. Vol. 14. P. 60 – 65.
12. Liao Y., Zhou Q., Gao C., et al. Acoustic Emission Characteristics of Micro-Discharges in Initial Pulsed PEO Process on 60 % SiCp/Al Composite // Ultrasonics. 2024. Vol. 138. P. 107213. DOI: 10.1016/j. ultras.2023.107213
13. Bashkov O., Popkova A., Gadoev G., et al. Construction of a Generalized Fatigue Diagram of Metallic Materials // Mater. Sci. Forum. 2019. P. 563 – 568. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.945.563
14. Muir C., Swaminathan B., Almansour A., et al. Damage Mechanism Identification in Composites Via Machine Learning and Acoustic Emission // NPJ Comput. Mater. 2021. Vol. 7. P. 95. DOI: 10.1038/s41524-021-00565-x
15. Devassy B. M., George S. Dimensionality Reduction and Visualisation of Hyperspectral Ink Data using t-SNE // Forensic Sci. Int. 2020. Vol. 311. P. 110194. DOI: 10.1016/j.forsciint.2020.110194
16. Hussein R. O., Nie X., Northwood D. O., et al. Spectroscopic Study of Electrolytic Plasma and Discharging Behaviour During the Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) Process // Journal of Physics D. Applied Physics. 2010. Vol. 43, Is. 10. P. 105203.

Eng

1. Tsai, D., & Chou, C. (2018). Review of the soft sparking issues in plasma electrolytic oxidation. Metals, 8(2), Article 105. https://doi.org/10.3390/met8020105
2. Kaseem, M., Fatimah, S., Nashrah, N., & Ko, Y. G. (2021). Recent progress in surface modification of metals coated by plasma electrolytic oxidation: Principle, structure, and performance. Progress in Materials Science, 117, Article 100735. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100735
3. Cheng, Y., Wu, X., Xue, Z., et al. (2013). Microstructure, corrosion and wear performance of plasma electrolytic oxidation coatings formed on Ti–6Al–4V alloy in silicate-hexametaphosphate electrolyte. Surface and Coatings Technology, 217, 129–139. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.12.003
4. Askarnia, R., Fardi, S. R., Sobhani, M., et al. (2022). Effect of graphene oxide on properties of AZ91 magnesium alloys coating developed by micro-arc oxidation process. Journal of Alloys and Compounds, 892, Article 162106. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.162106
5. Snezhko, L., Erokhin, A., Kalinichenko, O., & Mis¬nyankin, D. (2016). Hydrogen release on the anode in the course of plasma electrolytic oxidation of aluminum. Materials Science, 52, 421–430. https://doi.org/10.1007/s11003-016-9974-5
6. Tu, W., Cheng, Y., Wang, X., et al. (2017). Plasma electrolytic oxidation of AZ31 magnesium alloy in aluminate-tungstate electrolytes and the coating formation mechanism. Journal of Alloys and Compounds, 725, 199–216. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.07.117
7. De Izarra, C. (2000). UV OH spectrum used as a molecular pyrometer. Journal of Physics D: Applied Physics, 33, 1697. https://doi.org/10.1088/0022-3727/33/14/309
8. Yao, Z., Xia, Q., Wei, H., et al. (2015). Study on coating growth characteristics during the electrolytic oxidation of a magnesium-lithium alloy by optical emission spectroscopy analysis. RSC Advances, 5, 68806–68814. https://doi.org/10.1039/C5RA09378C
9. Boinet, M., Verdier, S., Maximovitch, S., & Dalard, F. (2004). Application of acoustic emission technique for in situ study of plasma anodizing. NDT & E International, 37, 213–219. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2003.09.011
10. Bespalova, Zh. I., & Panenko, I. N. (2018). Investigation of the influence of electrolyte composition and modes of the microarc oxidation process on the structure, morphology and properties of oxide-ceramic coatings. Elektronnaya obrabotka materialov, 54(1), 22–29. https://doi.org/10.5281/zenodo.1168356 [in Russian language]
11. Mukaeva, V. R., Gorbatkov, M. V., Farrakhov, R. G., & Parfenov, E. V. (2018). A study of the acoustic characteristics of plasma electrolytic oxidation of aluminum. Elektrotekhnicheskie i informatsionnye kompleksy i sistemy, 14, 60–65.
12. Liao, Y., Zhou, Q., Gao, C., et al. (2024). Acoustic emission characteristics of micro-discharges in initial pulsed PEO process on 60 % SiCp/Al composite. Ultrasonics, 138, Article 107213. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2023.107213
13. Bashkov, O., Popkova, A., Gadoev, G., et al. (2019). Construction of a generalized fatigue diagram of metallic materials. Materials Science Forum, 945, 563–568. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.945.563
14. Muir, C., Swaminathan, B., Almansour, A., et al. (2021). Damage mechanism identification in composites via machine learning and acoustic emission. npj Computational Materials, 7, Article 95. https://doi.org/10.1038/s41524-021-00565-x
15. Devassy, B. M., & George, S. (2020). Dimensionality reduction and visualisation of hyperspectral ink data using t-SNE. Forensic Science International, 311, Article 110194. https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2020.110194
16. Hussein, R. O., Nie, X., Northwood, D. O., et al. (2010). Spectroscopic study of electrolytic plasma and discharging behaviour during the plasma electrolytic oxidation (PEO) process. Journal of Physics D: Applied Physics, 43(10), Article 105203.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2026.05.pp.060-067

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2026.05.pp.060-067

and fill out the form