材料科學(xué)基礎(chǔ)第9章附圖課件

1、* 圖6.13 Al-20%Ag合金的魏氏組織, 晶界析出及無析出區(qū)第1頁，共58頁。*圖6.29 成分起伏隨時間 而增大的示意圖第2頁，共58頁。* 圖6.20 Al-Cu合金130時效的硬度變化第3頁，共58頁。*圖6.9 Al-4.5Cu合金中的G.P.區(qū)結(jié)構(gòu)模型第4頁，共58頁。*圖6.11 Al-Cu合金相、相合相的結(jié)構(gòu)第5頁，共58頁。*圖6.14 合金非連續(xù)脫溶的成分特點(a) 及胞狀脫溶物示意圖(b)第6頁，共58頁。*圖6.15 Fe-Mo合金600 時效基體及成分圖6.16 Fe-23.5%Zn 合金 400時的成分第7頁，共58頁。*共析轉(zhuǎn)變第8頁，共58頁。*第9頁，共

2、58頁。* 第10頁，共58頁。*第11頁，共58頁。*第12頁，共58頁。*第13頁，共58頁。*第14頁，共58頁。*第15頁，共58頁。*第16頁，共58頁。* (a)光學(xué)組織（600 ） (b)電鏡組織（4500） 圖5.5 65Mn鋼450等溫淬火后的上貝氏體組織第17頁，共58頁。* 圖5.6 65Mn鋼320等溫淬火下貝氏體組織 光學(xué)顯微組織（1000） 第18頁，共58頁。* 圖5.6 65Mn鋼320等溫淬火下貝氏體組織 電鏡顯微組織（18000）第19頁，共58頁。* (a) Fe-1.0C-2.0Si-4.0Cr,30030min等溫（500）(b) 40Cr, 5502

3、min等溫圖5.7 無碳化物貝氏體第20頁，共58頁。* 圖5.9 Fe-0.12C-3.0Mn-0.001B 鋼的粒狀貝氏體（600） 圖5.10 Fe-0.12C-2.8Mn 鋼的粒狀組織（600） 第21頁，共58頁。*圖5.11 Fe-1.02C- 3.5Mn-0.1V鋼 950加熱、 25080min 等溫后淬火的柱狀貝組織(a)光學(xué)照片(b)電鏡照片第22頁，共58頁。*第23頁，共58頁。 奧氏體轉(zhuǎn)變過程 包括四個階段：1.奧氏體形核;2.奧氏體晶核向鐵素體 和滲碳體兩側(cè)長大;3.滲碳體溶解;4.奧氏體成分均勻化。 第24頁，共58頁。*第25頁，共58頁。*第26頁，共58頁。

4、*第27頁，共58頁。* 圖2.22 奧氏體晶粒大小與加熱溫度、 保溫時間之間的關(guān)系0.48%C-0.28%Mn）第28頁，共58頁。* (a) 40鋼 (b) T10鋼圖2.23 奧氏體晶粒大小與加熱速度的關(guān)系第29頁，共58頁。*第30頁，共58頁。*第31頁，共58頁。*第32頁，共58頁。*第33頁，共58頁。*第34頁，共58頁。*第35頁，共58頁。*第36頁，共58頁。*第37頁，共58頁。 調(diào)質(zhì)后的 表面淬火 高頻淬火 火焰淬火第38頁，共58頁。 2.滲碳鋼和滲氮（氮化）鋼第39頁，共58頁。*第40頁，共58頁。* 武漢大族金石凱激光系統(tǒng)有限公司HANSGS-H6000橫流

5、CO2激光器性 能 指 標(biāo) 光束模式 多 模 放電方式 針板式放電；免維護 最大輸出功率 7KW 額定輸出功率 6KW 功率調(diào)節(jié)范圍 0-7kW 功率不穩(wěn)定度 2% 電光轉(zhuǎn)換效率 20% 一次充氣 運行時間 24h 運轉(zhuǎn)噪音 65dB 光束直徑 25mm，（窗口） 光束發(fā)散角 3mrad 光束指向 穩(wěn)定性 0.2mrad 電力配置額定輸出功率時總電力60KVA，三相380V10%四線配置。 工作氣體及 氣體消耗 N2： 99.99% CO2：99.99% He：99.99% 外形尺寸(mm)2345（L）1320（W）2340（H）第41頁，共58頁。 圖1.5是中空陰極(HCD)等離子體電子

6、槍示意圖。 HCD( Hollow-Cathode-Discharge)等離子體電子槍以低壓真空輝光放電產(chǎn)生的等離子體作為電子源，與熱絲陰極電子槍相比， HCD電子槍可獲得束徑較大的電子束，并且具有低電壓、大電流的輸出特性。英國電子束焊接裝置大功率電子束物理氣相沉積裝置第42頁，共58頁。*第43頁，共58頁。* 第44頁，共58頁。* 活塞環(huán)槽激光熱處理激光熱處理后的活塞環(huán)槽氣缸體套激光熱處理曲軸激光熱處理第45頁，共58頁。激光熔覆示意圖見圖2.3(a)，斷面形貌和組織形態(tài)見附圖(表改質(zhì)p136)。 閥門座激光表面熔覆第46頁，共58頁。 2.激光表面合金化(Alloying) 激光表面合

7、金化，是利用激光能量使預(yù)置層和基體表面一起熔化，并在基體表面一定深度處形成熔池。由于基體表面元素和預(yù)置層元素之間的相互混合擴散，在基體表面形成一種既不同于基體成分、也不同于預(yù)置層成分的新合金層。 激光合金化示意圖見圖2.3(b)，斷面形貌和表面形貌見附圖(表改質(zhì)p142)。激光軋輥表面合金化第47頁，共58頁。但采取分段真空或者加設(shè)金屬箔電子透過窗(厚25 m的Al、Ti及其合金)等特殊辦法，也可以把電子束引入到大氣中，在常壓下完成表面淬火。 電子束表面淬火, 可采用兩種方式實現(xiàn)電子束與工件之間的相對運動。 一種是調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)線圈的電流使電子束移動，而工件靜止。其特點是控制精度高，定位準(zhǔn)確。 另一

8、種方式是電子束靜止不動，通過移動載物臺使工件移動。 第48頁，共58頁。不足或膨脹系數(shù)不協(xié)調(diào)而造成的涂層開裂和剝落現(xiàn)象。離子注入的缺點是注入層較淺(通常1m) ，也不能處理復(fù)雜工件的凹腔表面。 離子注入裝置如圖2.4所示。 離子注入有缺點比較見表2.2。第49頁，共58頁。 3.激光加熱真空蒸鍍 圖3.3是激光加熱真空蒸鍍裝置示意圖。 通過透過窗將高能密度的激光束引入到真空室內(nèi)，在蒸發(fā)材料表面聚焦后，是材料的表層瞬間氣化。利用激光法，可蒸鍍Al2O3 、MgO、石墨等難以蒸發(fā)的物質(zhì)。 為保證材料均勻蒸發(fā)，防止 第50頁，共58頁。與基體間的結(jié)合。 常規(guī)混合與界面混合的預(yù)沉積層, 可以是單層,

9、也可以是多種元素交替沉積的多層結(jié)構(gòu),每層約為10nm厚。 動態(tài)離子混合，是在蒸鍍或電沉積的同時，用離子束進行轟擊的工藝方法。 通過控制蒸鍍或電沉積的速度和時間，可在基體上形成任意厚度的合金層或化合物層。用動態(tài)離子混合法成功地制備了AlN和BN。第51頁，共58頁。3.3 離 子 鍍3.3.1 離子鍍的原理與特點 1.離子鍍原理 離子鍍是借助惰性氣體在真空條件下的輝光放電，使蒸發(fā)后的一部分原子離子化并處于活性狀態(tài)，然后在外加電場作用下向基體表面加速沖擊而沉積成膜的工藝過程。離子鍍原理見圖3.5。 2.離子鍍特點 惰性氣體輝光放電產(chǎn)生的離子和部分電離的蒸發(fā)材料離子, 向帶負電的基體(工件)表面沖擊

10、時形成濺射效應(yīng),不僅對基體表面有清洗作用，第52頁，共58頁。2. DC三極、四極離子濺射 三極或四極濺射(右圖)是以DC二極濺射為基礎(chǔ), 在真空室內(nèi)設(shè)置熱陰極。由于熱陰極能夠產(chǎn)生足夠的電子，因此可在較低電壓( 0-2kV )和低真空(1.3310-1至6.6510-2Pa)條件下完成濺射鍍膜。 DC二極、三極或四極濺射裝置,只能用于導(dǎo)電性靶材的濺射鍍膜。如果用高頻(13.56MHZ)電源取代直流電源(右下圖)，利用離子和電子的移動速度差, 在絕緣性靶材表面感應(yīng)形成負偏壓, 即可對絕緣性靶材濺射鍍膜。第53頁，共58頁。 圖5.8是現(xiàn)代典型線材火焰噴槍的剖面圖。 火焰噴涂通常用乙炔和氧組合燃燒

11、而提供熱量，其它燃料氣體還可采用甲基乙炔-丙二烯(MPS)、丙烷、氫氣或天然氣。在線材火焰噴槍中，燃氣火焰主要用于線 材的熔化。噴涂線材可以采用絲材、棒材和帶材，但必須配以特定的噴槍。第54頁，共58頁。5.3.3 粉末火焰噴涂 粉末火焰噴涂與線材火焰噴涂不同之處，是噴涂材料采用粉末，且一般不用壓縮空氣。圖5.9是粉末火焰噴涂的典型裝置, 圖5.10是粉末火焰噴槍剖面圖。 粉末裝在料斗內(nèi),料斗可以與噴槍構(gòu)成一體，也可以單設(shè)一個送粉器與槍聯(lián)接。工作時以少量氣體運載粉末進入氧-燃料氣體中, 火焰使粉末熔化并噴射到基體表面。 普通的火焰粉末噴槍，由于噴出的顆粒速度較小, 火焰溫度較低, 因此涂層的粘結(jié)強度及涂層本身的綜合強度都比較低, 且比第55頁，共58頁。 當(dāng)乙炔含量為45時, 氧-乙炔混合氣產(chǎn)生約為3141的自由燃燒溫度，但在爆炸條件下可能超過4200，因而絕大多數(shù)粉未能夠熔化。 圖5.16是爆炸槍示意圖，包括一個內(nèi)徑約為25mm，長為1m的水冷槍以及附屬的氣體粉末流量控制裝置。粉末在高速槍中的輸運距離遠大于等離子槍，這是爆炸噴涂粒子速度高