工程摩擦学8 表面工程

2024/8/8工程摩擦学根底

FundamentalofEngineeringTribology2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.1外表工程简介2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.1外表工程简介2024/8/88.SurfaceEnginTribology

2024/8/88.SurfaceEnginTribology

2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.2表面改性2024/8/88.SurfaceEnginTribology

2024/8/88.SurfaceEnginTribology

2024/8/88.SurfaceEnginTribology

形状复杂的零件感应器不易制造2024/8/88.SurfaceEnginTribology

2024/8/88.SurfaceEnginTribology

(1)硬度升高(2)改善疲劳性能(3)提高耐磨性能(4)外表剩余压应力2024/8/88.SurfaceEnginTribology

2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.2.2化学热处理1)概述化学热处理是利用固态扩散使其他元素渗入工作外表的一种热处理工艺，所以又称扩散热处理。2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.2.2化学热处理1)概述2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.2.2化学热处理1)概述2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.2.2化学热处理2)化学热处理的根本过程(1)渗剂中的反响(2)渗剂中的扩散(3)相界面反响(4)金属工件中的扩散(5)金属中的反响2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.2.2化学热处理3)金属扩渗金属扩渗是金属化学热处理中常用的一种方法，其根本原理和其他化学热处理相似。渗硼、渗钒、渗钛、渗铌和渗铬等.2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.2.2化学热处理3)金属扩渗目前，渗金属的化学热处理工艺，特别是多元共渗工艺，如碳、氮、硼三元共渗，巳在石油机械(如公锥、母锥)、冷作模具(如拉丝模、冷冲模等)领域显示出较大的优越性。可以预见，渗金属方法将会有良好的开展和应用前景。2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.2.2化学热处理3)非金属扩渗非金属扩渗根据渗入元素的不同，可分为渗碳、渗氮(氮化)碳、氮共渗(氰化),渗硫等。目前生产中常用的化学热处理工艺是渗碳、氮化、氰化。渗碳是为了增加钢表层含碳量和一定的浓度梯度，将钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入外表的工艺。主要用于汽车齿轮、活塞销、套筒等。2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层化学和电化学方法化学和电化学方法形成外表涂层的具体方法主要有电镀和化学镀两种。1)电镀用作耐磨减摩的镀层主要有硬铬、松孔镀、Ni—SiC、Ni—石墨、Ni—PTFE复合镀层等.由于铬是摩擦系数最小的金属之一,一般来讲镀铬耐磨性能较好,硬铬镀层硬度通常在850—1100HV，而900HV左右的铬镀层耐磨性最好。2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层化学和电化学方法1)电镀2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层化学和电化学方法2)化学镀含有镀层金属离子的溶液在复原剂的作用下，在有催化作用的工件外表上形成镀层的方法，称为化学镀。化学镀可用在金属和绝缘体工件上，镍、钴、钯、铂、铜、金和某些合金镀层都可用化学镀获得。化学镀层一般具有良好的耐蚀性、耐磨性、铅焊性及其他特殊的电学或磁学等性能。不同成分的镀层，其性能变化很大，因此在电子、石油、化工、航空航天、汽车、机械等工业中获得了日益广泛的应用。2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层8.3.2冶金熔合法1)堆焊堆焊是用焊接的方法在零件外表堆敷一层金属的工艺过程.2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层8.3.2冶金熔合法1)堆焊2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层8.3.2冶金熔合法2)热喷涂2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层8.3.2冶金熔合法2)热喷涂2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层气相沉积(Vapordeposition)1)物理气相沉积(PVD)(1)真空蒸发镀膜(2)溅射镀膜溅射是指利用气体放电产生的正离子，在电场作用下加速成为高能离子，撞击固体外表，进行能量和动量交换后，固体外表的原子或分子在轰击下离开外表。1)PVD〔PhysicalVaporizingdeposition〕2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层气相沉积(Vapordeposition)3)物理气相沉积(PVD)(3)离子镀(4)分子束外延(MBE)2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层气相沉积(Vapordeposition)(4)分子束外延(MBE)2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层气相沉积(Vapordeposition)2)化学气相沉积(CVD)化学气相沉积是指利用流经衬底外表的气态物料的化学反响，生成固态物质，在衬底外表形成薄膜的方法。设备、操作简单;适用于金属、非金属及合金等多种膜的制备；薄膜粘附性好；反响所需原材料易获得；可进行可控杂质掺杂；辐射损伤低，可获得平滑的沉积外表．且易实现外延；可在常压和低真乡下进行。温度相对较高,反响气体业挥发性气体常有毒,对衬底的掩模操作困难；沉积速率较低。2)CVD-ChemicalVaporizing

Deposition8.SurfaceEnginTribology

2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层气相沉积(Vapordeposition)2)化学气相沉积(CVD)

2)-1MT-CVD〔中温化学气相沉积〕8.SurfaceEnginTribology

2024/8/88.SurfaceEnginTribology

8.3外表涂层1)离子注入的根本过程(1)注入离子与基体原子的原子核发生弹件碰撞、使基体产生离子大角度散射或受到辐射损伤，此过程称为核碰撞.(2)注入离子与基体内的电子发生非弹性碰撞，使原子失去或获得电子而发生电离或产生x射线，此过程称为电子碰撞。注入离子在上述屡次碰撞过程后，耗尽白身能量而停止运动．保存在基体表层中。2024/8/88.SurfaceEnginTribology

离子束注入

2)提高材料机械性能的根本原理(1)损伤强化-在一系列的碰撞过程中，外表的原子排列受到强烈损伤，由长程有序变为短程有序，甚至使晶体转变为非晶。并且，离子注入所产生的大量空位集结在位错周围，对位错产生钉扎作用，从而表层得到进一步的强化。(2)间隙固溶强化-一些非金属元素如N、C、B，它们的原于半径小于1A，接近于晶格的某些间隙(如面心立方的八面体间隙或体心立方的四面体间隙)的尺寸,它们在金属的晶格中处于间隙位置，使晶格产生畸变，阻碍位错运动，提高外表层的强度和硬度。2024/8/88.SurfaceEnginTribology

离子束注入

2)提高材料机械性能的根本原理(3)偏聚强化-原子往往偏聚在位错附近，降低位错能量状态。(4)沉淀强化-一些非金属元素如N、C、B，它们的与基体中其他元素形成化合物,在基体中弥散沉淀析出,提高外表层的强度和硬度。(5)剩余压应力-由于表层的体积增大受到内部的约束而形成剩余压应力3)改变材料外表化学性能的原理外表钝化层,外表惰性层,单相结构表层,外表层非晶化,表层氧化膜致密与增厚.2024/