Ch13材料表面技术.ppt

第十三章 材料表面技术 §13.1 材料表面技术概述 表面工程功能 表面工程功能 表面工程功能 喷丸 喷丸 喷丸 §13.2 电镀和化学镀 电镀应用 电镀应用 硬币的设计 第五套人民币硬币 　　1元硬币 钢芯镀镍 　　5角硬币 钢芯镀铜合金 　　1角硬币 不锈钢 应用 §13.3 化学转化膜技术 引言 引言 一、化学氧化 二、铝及铝合金的阳极氧化 三、磷化处理 三、磷化处理 四、铬酸盐处理 §13.4 表面涂敷技术 一、涂料与涂装 二、粘涂 二、粘涂 二、粘涂 二、粘涂 二、粘涂 二、粘涂 三、热喷涂 三、热喷涂 三、热喷涂 三、热喷涂 三、热喷涂 三、热喷涂 三、热喷涂 三、热喷涂 电弧喷涂应用实例 三、热喷涂 四、热浸镀 四、热浸镀 四、热浸镀 四、热浸镀 §13.5 气相沉积技术 一、物理气相沉积 一、物理气相沉积 一、物理气相沉积 一、物理气相沉积 电子束表面改性的特点: （1）快速加热淬火可以得到超微细组织，提高材料的强韧性; （2）处理过程在真空中进行，减少了氧化等影响，可以获得纯净的表面强化 层; （3）能进行快速表面合金化，在极短时间内取得热处理几小时甚至几十小时 的渗层效果; （4）电子束的能量利用率较高，可以对材料进行局部处理，是一种节能型的 表面强化手段; （5）表面淬火是自行冷却，无需冷却介质和设备; （6）能对复杂零件的表面进行处理，用途广泛; （7）电子束功率参数可控，因此，可以控制材料表面改性的位置、深度和性 能指标。 激光淬火的特点： ①淬硬层组织细化，硬度比常规淬火提高15-20; ②淬硬层深度可精确控制，且工件变形小; ③对于槽壁、小孔、盲口、深口以及腔筒内壁等特殊部位，只要激光能照射到的部位均可进行处理; ④可进行大型零件局部表面的硬化及形状复杂零件的硬化处理; ⑤加热速度极快，工艺周期短，生产效率高，工艺过程易实现计算机控制，自动化程度高; ⑥可实现自冷淬火，不需要油或水等淬火介质。 适用于固态发生相变的材料，其中以调质碳钢、铸铁激光淬火效果最佳。 §13.6 高能束表面技术简介 一、激光束表面技术 §13.6 高能束表面技术简介 一、激光束表面技术 （2）激光表面合金化 激光表面合金化是指在高能激光束作用下，将一种或多种合金元素与 基材表面快速熔凝，使材料表层获得具有预定的高合金特性的技术。 §13.6 高能束表面技术简介 一、激光束表面技术 铸铁大型轧辊的激光合金化 （3）激光表面熔覆 激光表面熔覆是指利用激光加热基材表面以形成一个较浅的熔池，同 时送入预定成份的合金粉末一起熔化后迅速凝固、或者是将预先涂敷在基 材表面的涂层与基材一起熔化后迅速凝固，以得到一层新的熔覆层。 采用激光熔覆技术，在柴油机铸铁阀座的内衬（不锈钢制造）表面熔覆 Co基硬质合金涂层, 在刀具和石油钻头表面熔覆WC层, 使耐磨性大大提高。 §13.6 高能束表面技术简介 一、激光束表面技术 §13.6 高能束表面技术简介 一、激光束表面技术 激光表面熔覆的特点： （1）可以通过混合不同成分的涂层材料进行成分设计，得到均匀致密的冶金结合涂层; （2）涂层的稀释度可以降至最低，从而得到所设计的表面性能; （3）激光加热和冷却速度极快，易获得涂层组织结构的改善; （4）局部表面区域的快速熔覆对基体的热影响甚微。易实现选区涂层； （5）涂层厚度可控，可完成工件的修复处理，工艺过程易实现自动化。 §13.6 高能束表面技术简介 一、激光束表面技术 不锈钢辊颈的激光熔覆 大型曲轴的激光熔覆 铝合金活塞的激光熔覆 §13.6 高能束表面技术简介 一、激光束表面技术 汽轮机叶片的激光熔覆 汽轮机叶片及转子的激光熔覆 大型轧辊的激光熔覆 电机转子轴颈的激光熔覆修复 （4）激光熔凝 激光束功率密度高达（104～105 W/cm2)在金属表面迅速扫描时，激 光束使厚度为1～10 mm的金属表层快速熔化，表层与基体间形成很大的 温度梯度。激光移去后，表层的冷却速度高达105 ℃/s，熔化层凝固后形 成极细或超细的晶粒，甚至形成非晶层。 主要适用于铸铁材料及不能发生固态相变的材料。 §13.6 高能束表面技术简介 一、激光束表面技术 激光熔凝产品 §13.6 高能束表面技术简介 一、激光束表面技术 §13.6 高能束表面技术简介 二、离子注入技术 激光熔凝的应用范围：　（1）提高耐磨性能：氮离子注入的钛合金人造骨，磨损可降低三个数量级，使用寿命提高1