第十一章材料表面改性新技术

1、第十一章材料表面改性新技术第十一章材料表面改性新技术(1)红宝石激光晶体红宝石激光晶体(2)钕钇铝石榴石激光晶体钕钇铝石榴石激光晶体(1)镁系储氢合金镁系储氢合金(2)稀土系储氢合金稀土系储氢合金(3)钛系储氢合金钛系储氢合金(1)无机纤维类无机纤维类(2)泡沫塑料类泡沫塑料类(3)有机纤维类有机纤维类第十一章材料表面改性新技术第十一章材料表面改性新技术热喷涂方法热喷涂方法预先通过蒸发、溅射、涂预先通过蒸发、溅射、涂敷或喷涂的方法在金属工件敷或喷涂的方法在金属工件表面上附着一层合金元素表表面上附着一层合金元素表面膜。面膜。 受到激光束照射时，表面受到激光束照射时，表面膜及工件浅表层熔化并迅速膜

2、及工件浅表层熔化并迅速凝固成具有特殊成分和性能凝固成具有特殊成分和性能的合金化表层。的合金化表层。电子枪由加热灯丝、阴极、电子枪由加热灯丝、阴极、阳极、聚束极、电磁透镜、偏阳极、聚束极、电磁透镜、偏转系统和合轴系统等组成转系统和合轴系统等组成电子束以极高的速度轰击工件表面，电子束以极高的速度轰击工件表面，能使工件表面以能使工件表面以3000 5000 /s的的速度急速升温，在极短时间内速度急速升温，在极短时间内(1/3I/5s)达到达到1000，使之达到奥，使之达到奥氏体状态，但工件表层以下、以及氏体状态，但工件表层以下、以及没有受到电子束轰击的区域温度末没有受到电子束轰击的区域温度末变，处于

3、冷态。变，处于冷态。当电子束离开后当电子束离开后，表层热量向冷态的基体传导而以很表层热量向冷态的基体传导而以很快的速度快的速度(大于临界冷速大于临界冷速)冷却，而完冷却，而完成工件表层成工件表层“自冷自冷”淬火淬火化学气相沉积化学气相沉积物理气相沉积物理气相沉积真空蒸镀真空蒸镀溅射镀膜溅射镀膜离子镀离子镀表面效应表面效应体积效体积效应应量子尺寸效应量子尺寸效应宏观量子宏观量子隧道效应隧道效应原子排成的原子排成的“原子原子”字样字样1nm=1/101nm=1/10亿米，亿米，1010个氢原个氢原子紧密排列，子紧密排列，20nm20nm是头发是头发丝直径的丝直径的30003000分之一分之一 10

4、0 80 60 40 20 0 比例（%） 表面原子数相对总原子数 0 10 20 30 40 50 隧道效应是基本的量子现象之一，即当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。近年来，人们发现一些宏观量如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量及电荷也具有隧道效应，他们可以穿越宏观系统的势阱而产生变化，故称之为宏观量子隧道效应。纳米算盘纳米算盘C60C60每每1010个一个一组，在铜表面组，在铜表面形成世界上最形成世界上最小的算盘。小的算盘。纳米皇冠纳米皇冠氧化锌晶体氧化锌晶体 磁性液体尖峰状态磁性液体尖峰状态磁性液体在扬声器上的应磁性液体在扬声器上的应用，显著改善散热性能，用

5、，显著改善散热性能，提高功率一倍以上，使音提高功率一倍以上，使音圈自动定位，改善频率响圈自动定位，改善频率响应，减少失真。应，减少失真。磁性液体阻尼器磁性液体阻尼器磁性液体离心开关磁性液体离心开关碳碳纳米管：纳米管：碳材料家族中的新成碳材料家族中的新成员，为黑色粉末状，是由类似石墨的员，为黑色粉末状，是由类似石墨的碳原子六边形网格所组成的管状物，碳原子六边形网格所组成的管状物，它一般为多层，直径为几纳米至几十它一般为多层，直径为几纳米至几十纳米，长度可达数微米甚至数毫米。纳米，长度可达数微米甚至数毫米。 碳纳米管本身有非常完美的结构，碳纳米管本身有非常完美的结构，尺寸只有头发丝的十万分之一，但

6、导尺寸只有头发丝的十万分之一，但导电率是铜的电率是铜的1 1万倍，强度是钢的万倍，强度是钢的100100倍倍而重量只有钢的七分之一。它像金刚而重量只有钢的七分之一。它像金刚石那样硬，却有柔韧性，可以拉伸。石那样硬，却有柔韧性，可以拉伸。它的熔点是已知材料中最高的。它的熔点是已知材料中最高的。把碳纳米管用作转子的纳米马达把碳纳米管用作转子的纳米马达 纳米陶瓷纳米陶瓷美国美国F117隐形轰炸机隐形轰炸机机机美国美国B2隐形轰炸机隐形轰炸机l自洁作用：自洁作用：纳米纳米TiOTiO2 2由于其表面具有超亲水性和超亲油性，由于其表面具有超亲水性和超亲油性，因此其表面具有自清洁效应，即其表面具有防污、防

7、雾、因此其表面具有自清洁效应，即其表面具有防污、防雾、易洗、易干等特点。我国新近研制成功一种具备自动清洁易洗、易干等特点。我国新近研制成功一种具备自动清洁功能，可以自动消除异味、杀菌消毒的功能，可以自动消除异味、杀菌消毒的“纳米自洁净玻纳米自洁净玻璃璃”。l“纳米自洁净玻璃纳米自洁净玻璃”是应用高科技纳米技术在平板玻璃是应用高科技纳米技术在平板玻璃的两面镀制一层纳米薄膜，薄膜在紫外线的作用下可分解的两面镀制一层纳米薄膜，薄膜在紫外线的作用下可分解沉积在玻璃上的污物，氧化室内有害气体，杀灭空气中的沉积在玻璃上的污物，氧化室内有害气体，杀灭空气中的各种细菌和病毒。这种玻璃与普通玻璃的价格比预计为各种细菌和病毒。这种玻璃与普通玻璃的价格比预计为1.51.5：1 1。纳米材料纳米材料“