材料科学基础附图PPT课件

1、* 图6.20 Al-Cu合金130时效的硬度变化第1页/共57页*图6.9 Al-4.5Cu合金中的G.P.区结构模型第2页/共57页*图6.11 Al-Cu合金相、相合相的结构第3页/共57页*图6.14 合金非连续脱溶的成分特点(a) 及胞状脱溶物示意图(b)第4页/共57页 *图6.15 Fe-Mo合金600 时效基体及成分图6.16 Fe-23.5%Zn 合金 400时的成分第5页/共57页*共析转变第6页/共57页*第7页/共57页* 第8页/共57页*第9页/共57页*第10页/共57页*第11页/共57页*第12页/共57页*第13页/共57页*第14页/共57页* (a)光学

2、组织（600 ） (b)电镜组织（4500） 图5.5 65Mn钢450等温淬火后的上贝氏体组织第15页/共57页* 图5.6 65Mn钢320等温淬火下贝氏体组织 光学显微组织（1000） 第16页/共57页* 图5.6 65Mn钢320等温淬火下贝氏体组织 电镜显微组织（18000）第17页/共57页* (a) Fe-1.0C-2.0Si-4.0Cr,30030min等温（等温（500）(b) 40Cr, 5502min等温图5.7 无碳化物贝氏体第18页/共57页* 图5.9 Fe-0.12C-3.0Mn-0.001B 钢的粒状贝氏体（600） 图5.10 Fe-0.12C-2.8Mn

3、钢的粒状组织（600） 第19页/共57页*图5.11 Fe-1.02C- 3.5Mn-0.1V钢 950加热、 25080min 等温后淬火的柱状贝组织(a)光学照片(b)电镜照片第20页/共57页*第21页/共57页 奥氏体转变过程 包括四个阶段：1.奥氏体形核;2.奥氏体晶核向铁素体 和渗碳体两侧长大;3.渗碳体溶解;4.奥氏体成分均匀化。 第22页/共57页*第23页/共57页*第24页/共57页*第25页/共57页* 图2.22 奥氏体晶粒大小与加热温度、 保温时间之间的关系0.48%C-0.28%Mn）第26页/共57页* (a) 40钢 (b) T10钢图2.23 奥氏体晶粒大小

4、与加热速度的关系第27页/共57页*第28页/共57页*第29页/共57页*第30页/共57页*第31页/共57页*第32页/共57页*第33页/共57页*第34页/共57页*第35页/共57页 调质后的 表面淬火 高频淬火 火焰淬火第36页/共57页 2.渗碳钢和渗氮（氮化）钢第37页/共57页*第38页/共57页* 武汉大族金石凯激光系统有限公司HANSGS-H6000横流CO2激光器性 能 指 标 光束模式 多 模 放电方式 针板式放电；免维护 最大输出功率 7KW 额定输出功率 6KW 功率调节范围 0-7kW 功率不稳定度 2% 电光转换效率 20% 一次充气 运行时间 24h 运转

5、噪音 65dB 光束直径 25mm，（窗口） 光束发散角 3mrad 光束指向 稳定性 0.2mrad 电力配置额定输出功率时总电力60KVA，三相380V10%四线配置。 工作气体及 气体消耗 N2： 99.99% CO2：99.99% He：99.99% 外形尺寸(mm)2345（L）1320（W）2340（H）第39页/共57页 图1.5是中空阴极(HCD)等离子体电子枪示意图。 HCD( Hollow-Cathode-Discharge)等离子体电子枪以低压真空辉光放电产生的等离子体作为电子源，与热丝阴极电子枪相比， HCD电子枪可获得束径较大的电子束，并且具有低电压、大电流的输出特性

6、。英国电子束焊接装置大功率电子束物理气相沉积装置第40页/共57页*第41页/共57页* 第42页/共57页* 活塞环槽激光热处理激光热处理后的活塞环槽气缸体套激光热处理曲轴激光热处理第43页/共57页激光熔覆示意图见图2.3(a)，断面形貌和组织形态见附图(表改质p136)。 阀门座激光表面熔覆第44页/共57页 2.激光表面合金化(Alloying) 激光表面合金化，是利用激光能量使预置层和基体表面一起熔化，并在基体表面一定深度处形成熔池。由于基体表面元素和预置层元素之间的相互混合扩散，在基体表面形成一种既不同于基体成分、也不同于预置层成分的新合金层。 激光合金化示意图见图2.3(b)，断

7、面形貌和表面形貌见附图(表改质p142)。激光轧辊表面合金化第45页/共57页但采取分段真空或者加设金属箔电子透过窗(厚25 m的Al、Ti及其合金)等特殊办法，也可以把电子束引入到大气中，在常压下完成表面淬火。 电子束表面淬火, 可采用两种方式实现电子束与工件之间的相对运动。 一种是调节偏转线圈的电流使电子束移动，而工件静止。其特点是控制精度高，定位准确。 另一种方式是电子束静止不动，通过移动载物台使工件移动。 第46页/共57页不足或膨胀系数不协调而造成的涂层开裂和剥落现象。离子注入的缺点是注入层较浅(通常 1m) ，也不能处理复杂工件的凹腔表面。 离子注入装置如图2.4所示。 离子注入有

8、缺点比较见表2.2。第47页/共57页 3.激光加热真空蒸镀 图3.3是激光加热真空蒸镀装置示意图。 通过透过窗将高能密度的激光束引入到真空室内，在蒸发材料表面聚焦后，是材料的表层瞬间气化。利用激光法，可蒸镀Al2O3 、MgO、石墨等难以蒸发的物质。 为保证材料均匀蒸发，防止 第48页/共57页与基体间的结合。 常规混合与界面混合的预沉积层, 可以是单层, 也可以是多种元素交替沉积的多层结构,每层约为10nm厚。 动态离子混合，是在蒸镀或电沉积的同时，用离子束进行轰击的工艺方法。 通过控制蒸镀或电沉积的速度和时间，可在基体上形成任意厚度的合金层或化合物层。用动态离子混合法成功地制备了AlN和

9、BN。第49页/共57页3.3 离 子 镀离子镀的原理与特点 1.离子镀原理 离子镀是借助惰性气体在真空条件下的辉光放电，使蒸发后的一部分原子离子化并处于活性状态，然后在外加电场作用下向基体表面加速冲击而沉积成膜的工艺过程。离子镀原理见图3.5。 2.离子镀特点 惰性气体辉光放电产生的离子和部分电离的蒸发材料离子, 向带负电的基体(工件)表面冲击时形成溅射效应,不仅对基体表面有清洗作用，第50页/共57页2. DC三极、四极离子溅射 三极或四极溅射(右图)是以DC二极溅射为基础, 在真空室内设置热阴极。由于热阴极能够产生足够的电子，因此可在较低电压( 0-2kV )和低真空(1.3310-1至

10、6.6510-2Pa)条件下完成溅射镀膜。 DC二极、三极或四极溅射装置,只能用于导电性靶材的溅射镀膜。如果用高频(13.56MHZ)电源取代直流电源(右下图)，利用离子和电子的移动速度差, 在绝缘性靶材表面感应形成负偏压, 即可对绝缘性靶材溅射镀膜。第51页/共57页 图5.8是现代典型线材火焰喷枪的剖面图。 火焰喷涂通常用乙炔和氧组合燃烧而提供热量，其它燃料气体还可采用甲基乙炔-丙二烯(MPS)、丙烷、氢气或天然气。在线材火焰喷枪中，燃气火焰主要用于线 材的熔化。喷涂线材可以采用丝材、棒材和带材，但必须配以特定的喷枪。第52页/共57页粉末火焰喷涂 粉末火焰喷涂与线材火焰喷涂不同之处，是喷

11、涂材料采用粉末，且一般不用压缩空气。图5.9是粉末火焰喷涂的典型装置, 图5.10是粉末火焰喷枪剖面图。 粉末装在料斗内,料斗可以与喷枪构成一体，也可以单设一个送粉器与枪联接。工作时以少量气体运载粉末进入氧-燃料气体中, 火焰使粉末熔化并喷射到基体表面。 普通的火焰粉末喷枪，由于喷出的颗粒速度较小, 火焰温度较低, 因此涂层的粘结强度及涂层本身的综合强度都比较低, 且比第53页/共57页 当乙炔含量为45时, 氧-乙炔混合气产生约为3141的自由燃烧温度，但在爆炸条件下可能超过4200，因而绝大多数粉未能够熔化。 图5.16是爆炸枪示意图，包括一个内径约为25mm，长为1m的水冷枪以及附属的气体粉末流量控制装置。粉末在高速枪中的输运距离远大于等离子枪，这是爆炸喷涂粒子速度高的原因。当粉末射出流管以后，用氮气流清