材料的表面改性技术.pptxVIP

材料的表面改性技术;第2页/共101页;6.1 表面淬火 6.2 化学表面改性 6.3 三束表面改性 6.4 热喷涂;6.1 表面淬火 ;6．1．1 感应加热表面淬火 ;2. 感应加热的频率选用 ;各加热频率的适用范围;球笼、轴类淬火设备 ;6．1．2 火焰加热淬火 ;6．2 化学表面改性 ;6．2．1 钢材化学表面改性 ;化学表面改性分类： ;2. 钢的渗碳 ;（2）渗C方法 ;第15页/共101页;2）固体渗C法： ;3）真空渗C与离子渗C ;② 离子渗碳;渗碳机理;离子轰击清洗表面。等离子体中的H2+ 由于阴极电位降被加速，冲击到工件表面，使表面的氧化物或附着物飞溅，达到清洗的效果。实际的渗碳工艺中，在渗碳之前导入Ar和H2的混合气，用 H2+ 和Ar+轰击一段时间之后再导入CH4进行渗碳。 由于钢的触媒作用引起C的吸附。 与通常的气体渗碳一样，热活化的C由于热能作用而与钢的表面接触，通过钢的触媒作用被吸附，然后向内部扩散。 碳离子的吸附。C+由于阴极电位降被加速冲到钢的表面后被吸附，然后向内部扩散。 碳离子的注入。 被加速的C+的一部分撞入工件表面内部一定深度，造成晶格缺陷。 氩离子的溅射效果。 Ar+冲击到钢的表面上会使表面铁原子飞出，飞出的Fe与等离子体中的C结合生成FeC，FeC由于钢的触媒作用而被表面捕获，然后，碳原子向内部扩散。 ;（3）渗C工艺 ;低C钢 0.15-0.2% C （要求不高的渗C件） 合金渗C钢 ;第23页/共101页;（5）渗C后的热处理 ;2）一次淬火 + 低温回火 见图10-8 ;3）二次淬火 + 低温回火 见图10-9 ;（6）渗C热处理后的组织性能 ;3. 钢的氮化 ;（1）气体氮化 ;2）氮化用钢 ;第31页/共101页; 抗蚀氮化：形成ε相层 0.01-0.06mm，20-30min ;第33页/共101页;（2）离子氮化 ;辉光放电的光区和有关特性曲线;工件阴极、真空罩阳极、辉光放电、电离N+、H+ ; 广泛用于机械零件、模具的表面处理，具良好的韧性耐磨性及较高疲劳强度。 ;2）离子氮化工艺 ;4. 碳氮共渗 ;6．3 三束表面改性 ;6.3.1 激光束表面改性技术 6.3.2 离子束表面强化 6.3.3 电子束表面改性 ;6．3．1 激光束表面改性技术 ;具亚稳态能级--激活介质--产生光子辐射--引起连锁性的受激辐射--光子在腔内不断传播、反射、形成光振荡--发出频率、相位???传播和振动方向相同的光子;2. 激光的发展概况;3 激光束的特点 ;JHM-1GY-3000CO2水泵叶片激光焊接机 ;;2）激光与材料的相互作用;3）激光与材料的相互作用与工艺分类;Laser material processing Laser drilling, cutting and welding Laser surface treatment Heating -- Annealing, Trans. Hardening Melting --Alloying, Glazing, Grain refining,Cladding, Laser melt / particle injection Shocking -- Shocking hardening Laser rapid prototyping Produce 3D solid parts directly from CAD data on a layer - by – layer basis Functionally graded materials (FGM) fabricated;;第52页/共101页;应用实例;第54页/共101页;第55页/共101页;The sample parts in the photo to the left illustrate the different types of geometries which have been laser formed at AeroMet.? Some specific examples are described in greater detail below.;第57页/共101页;6.3.2 离子束表面强化 ;（1）注入装置原理示意图;（2）离子注入的主要物理参数;（3）离子注入过程;射程，R： 一个离子从靶表面到其停留点的路程。 投影射程，Rp ： 射程在入射方向的投影长度。;设：单个离子入射能量为E0，在靶内 x 处的能量为 E，; 对离子注入具有实际意义的是投影射程Rp，以及它的标准偏差ΔRp（表示入射离子的投影射程的分散特性）;（4）注入元素的浓度分布;注入离子