第六章 材料表面技术.pptVIP

渗碳后淬火分为： 1）直接淬火，成本低，但因渗碳时间长，晶粒粗大，性能较差。 2）一次淬火法，重新加热可细化晶粒。 3）二次淬火法，第一次淬火加热温度，A3 + 30-50?C, 消除网状渗碳体。第二次淬火加热温度，A1 + 30-50?C。 * （二）表面渗氮 Fe-N相图 通过形成金属化合物及间隙固溶来强化表面 表面相分布 * 气体渗氮设备 * 与渗碳相比，渗氮温度为500-570?C， 温度低，变形小，而且不用后续处理。耐蚀。 等离子体渗氮设备 * 六、离子注入 * * 第六章材料表面技术 第一节 概述 * 材料主体 表面 磨损，腐蚀，疲劳… 破坏从表面开始（机械零部件80%以上） 通过改善材料表面性能来提高使用性 一、材料表面技术的必要性 * 2010年和2011年澳大利亚航空公司A380飞机因发动机故障两次紧急迫降； 2009年，我国某飞机在起飞时尾喷管喷火的超高温瞬间导致其燃气涡轮一、二级叶片断裂； 2010年，我国某发动机钛合金转子叶片，地面开车检查时一叶片自叶根完全断裂，其余叶片被严重打伤。 关键部件表面摩擦磨损、腐蚀、疲劳、高温氧化、高温燃气冲刷、热应力裂纹… 材料表面破坏导致的后果 * 材料表面技术 不改变基体材料的成分和性能的条件下，通过某些物理手段或化学手段来赋予材料表面特殊性能，以满足产品或零件使用需要的技术或工艺。 * 材料表面技术的特点： 对材料表面进行处理（涂，镀，渗，覆层等），使材料表面获得所需功能（耐磨，抗蚀，耐热，耐高温，抗疲劳，耐辐射，抗氧化，以及光，热，磁，电等特殊性能），以满足实际应用需要。 虽然涂层薄，却能起到比昂贵体材料难以达到的效果。 节约能源，节约资源。 * 材料表面技术的应用… 1） 材料表面技术应用广泛，涉及材料有：金属，无机非金属，有机高分子，复合材料。 2） 在结构材料以及工程构件和机械零部件上的应用，以及工具、模具等防护、耐磨、强化、修复、装饰作用。 * 3）在功能材料和元器件上的应用 光学特性、电学特性、磁学特性、热学特性、化学特性、功能转换、磁记录材料、双金属、防护涂层。 4）在人类适应、保护和优化环境方面的应用 如抗菌灭菌 TiO2 , 生物医学材料。 材料表面技术的应用… * 应用例：空天飞行器 火箭发动机尾喷管内壁和燃烧室：需承受2000-3300℃高温和强热焰流冲击；飞船头部锥体和翼前沿，在几十倍音速下与大气层摩擦（即所谓气动加热），其温度高达4000-5000℃。 问题：绝大多数的金属和合金不能承受如此高的温度； 解决方法：依靠各种形式的隔热涂层、防火涂层和烧蚀涂层---- 隔热防火涂层是热导率低的氧化物（氧化铝、氧化锆、氧化钍等）； 烧蚀涂层包括有机材料加石英纤维、陶瓷纤维或碳纤维。 * 航天飞机外壳的防热材料和涂层 美国洛克希德导弹与航天公司开发了一种LI-900全氧化硅绝热毡，特性：： 1）重量轻，整个体积的95%都是空的。 2）为防水、耐蚀以及散热，表面加涂了一种碳化硅涂层，该涂层可把90%的入射热反射掉，而剩下10%几乎都被氧化硅毡所隔绝。 应用例：空天飞行器 * 在太阳能的利用中，必须利用涂层来吸收太阳光谱中所有波段的能量。 如用电子束蒸镀的金属陶瓷层Co-Al2O3作为太阳能吸热器，使对太阳能的吸收率可达95%。 应用例：太阳能装备 * 航空航天、能源等高端装备的需求 2010年底我国风电装机容量跃居世界第一 * 小结：材料表面技术的目的 （1） 提高材料抵御环境作用能力。 （2）?赋予材料表面某种功能特性。包括光、电、磁、热、声、吸附、分离等各种物理和化学性能。 （3） 实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件等。 * 材料表面技术日益得到重视： ?社会生产、生活的需要 ?通过表面处理大幅度提高产品质量 ?节约贵重材料 ?实现材料表面复合化，解决单一材料无法解决的问题 ?良好的节能、节材效果 ?促进了新兴工业的发展 * 1）表面涂覆（Surface Coating)： 2）表面改性技术 (Surface Modification) （一）按技术特征分类 用机械、物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。 二、 材料表面技术的分类 * （国家自然科学基金委员会的分类） （一）表面涂镀层技术：即不改变基体材料成分，也不改变基体材料组织。如表面涂覆、电镀等； （二）表面处理技术：不改变基体材料表面化学成分，但改变基体材料组织和结构，从而改变性能。如喷丸强化，表面淬火，冲击强化） （三）表面改性技术：即