表面改性技术.pptVIP

(一)离子渗氮的主要特点(1)离子渗氮速度快尤其浅层渗氮更为突出。例如，渗氮层深度为0.3mm—0.5mm时，离子渗氮的时间仅为普通气体渗氮的1／3-l／5。第61页，共119页，星期日，2025年，2月5日提高表面氮浓度，加快氮向试样内部扩散。阴极溅射产生表面脱碳，增加位错密度等，加速了氮向内部扩散的速度。(2)热效率高，节约能源、气源。(3)渗氮的氮、碳、氢等气氛可调整控制，可获得5μm—30μm深的脆性较小的ε相单相层或≤8μm厚的韧性γ相单相层，也可获得韧性更好的无化合物的渗氮层。第62页，共119页，星期日，2025年，2月5日(4)离子渗氮可使用氨气，压力很低，用量极少,所以污染低，劳动条件好。(5)离子渗氮温度可在低于400℃以下进行，工件畸变小。(6)可用于不锈钢、粉末冶金件、钛合金等有色金属的渗氮。(7)由于设备较复杂，投资大，调整维修较困难，对操作人员的技术要求较高。第63页，共119页，星期日，2025年，2月5日(二)离子渗氮的设备和工艺1．离子渗氮的设备第64页，共119页，星期日，2025年，2月5日2．离子渗氮的工艺第65页，共119页，星期日，2025年，2月5日近年来，金属材料表面改性处理新技术得到了迅速发展，开发出许多新的工艺方法，这里只介绍主要的几种。第66页，共119页，星期日，2025年，2月5日三束表面改性技术是指将激光束、电子束和离子束(合称“三束”)等具有高能量密度的能源(一般大于103W/cm2)施加到材料表面，使之发生物理、化学变化，以获得特殊表面性能的技术。激光束加工电子束加工等离子束加工第67页，共119页，星期日，2025年，2月5日进行快速加热和快速冷却，使表层的结构和成分发生大幅度改变（如形成微晶、纳米晶、非晶、亚稳成分固溶体和化合物等），从而获得所需要的特殊性能。束流技术还具有能量利用率高、工件变形小、生产效率高等特点。由于这些束流具有极高的能量密度，可对材料表面离子束溅射系统第68页，共119页，星期日，2025年，2月5日激光表面处理是高能密度表面处理技术中的一种主要手段。在一定条件下它具有传统表面处理技术或其他高能密度表面处理技术不能或不易达到的特点，这使得激光表面处理技术在表面处理的领域内占据了一定的地位。7－5激光表面处理第69页，共119页，星期日，2025年，2月5日激光表面处理的目的：改变表面层的成分和显微结构，从而提高表面性能，以适应基体材料的需要；激光表面处理工艺：激光相变硬化、激光熔覆、激光合金化、激光非晶化和激光冲击硬化等；第70页，共119页，星期日，2025年，2月5日激光表面处理的许多效果是与快速加热和随后的急速冷却分不开的：加热和冷却速率可达106℃／s～108℃／s；应用：目前，激光表面处理技术已用于汽车、冶金、石油、机车，机床、军工、轻工、农机以及刀具、模具等领域，并正显示出越来越广泛的工业应用前景。第71页，共119页，星期日，2025年，2月5日一、激光的特点(1)高方向性：(2)高亮度性：激光器发射出来的光束非常强，通过聚焦集中到一个极小的范围之内，可以获得极高的能量密度或功率密度，聚集后的功率密度可达1014W／cm2，焦斑中心温度可达几千度到几万度，只有电子束的功率密度才能和激光相比拟。(3)高单色性：第72页，共119页，星期日，2025年，2月5日二、激光表面处理设备激光表面处理设备包括激光器、功率计、导光聚焦系统、工作台、数控系统和软件编程系统。第73页，共119页，星期日，2025年，2月5日CO2气体激光器目前工业上用来进行表面处理的激光器，大多为大功率C02激光器。C02激光器是目前可输出功率最大的激光器，效率高达33％。比较实用的多为2.5kW～5kW左右。第74页，共119页，星期日，2025年，2月5日1.CO2气体激光器的特点:C02气体激光器是以CO2气体为激活媒质，发射的是中红外波段激光，波长为10.6μm。一般是连续波(简称CW)，但也可以脉冲式地工作。其特点是：①电一光转换功率高，理论值可达40％，一般为10％-20％。其他类型的激光器如纤宝石的仅为2％。②单位输出功率的投资低。③能在工业环境下，长时间连续稳定工作。④易于控制，有利于自动化。第75页，共119页，星期日，2025年，2月5日2.激光表面处理技术(1)激光束加热金属的过程激光束向金属表面层