材料表面改性習(xí)題答案

第六章熱噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)什么是熱噴涂？依據(jù)所使用的熱源不同樣，能夠?qū)釃娡抗に嚪譃槟膬纱箢?lèi)？熱噴涂：采納各樣熱源將涂層資料加熱消融或半消融，高速氣體將其霧化，并在高速氣流的帶動(dòng)下霧化粒子撞擊基材表面，冷凝后形成擁有某種功能的涂層。噴焊是用熱源將涂層資料重熔，涂層內(nèi)顆粒之間、涂層與基體之間形成無(wú)孔隙的冶金聯(lián)合。堆焊技術(shù)是將擁有必定使用性能的資料（線材或焊條）借助必定的熱源手段熔覆在基材表面，使基體表面擁有耐磨、耐蝕、耐熱等特別性能或使部件恢還原有形狀尺寸的工藝方法。熱噴涂技術(shù)的特色是什么？限制性是什么？熱噴涂的技術(shù)特色：可在各樣基材上制備各樣涂層；基材溫度低（30～200℃），熱影響區(qū)淺，變形小；涂層厚度范圍寬（0.5～5mm）；噴涂效率高，成本低；操作靈巧，可在不同樣尺寸和形狀的工件上噴涂；限制性：加熱效率低，噴涂資料利用率低，涂層與基體聯(lián)合強(qiáng)度低。熱噴涂涂層的結(jié)構(gòu)是什么？怎樣改良涂層結(jié)構(gòu)？涂層是由無(wú)數(shù)變形粒子互相交錯(cuò)呈波濤式一層一層堆疊而成的層狀結(jié)構(gòu)。涂層中伴有氧化物等夾雜、未消融的球形顆粒，并存在部分孔隙，孔隙率0.025％－50％。改良涂層結(jié)構(gòu)的方法(1)采納高溫?zé)嵩?如激光熱源、等離子弧)、超音速噴涂、以及保護(hù)氛圍或低壓下噴涂，都能夠減少涂層中的氧化物夾雜平和孔，改良涂層的結(jié)構(gòu)和性能。(2)噴涂層的結(jié)構(gòu)還能夠經(jīng)過(guò)重熔辦理來(lái)改良，涂層中的氧化物夾雜和孔隙會(huì)在重熔中除去，涂層的層狀結(jié)構(gòu)會(huì)變?yōu)榫|(zhì)結(jié)構(gòu)，與基體的聯(lián)合強(qiáng)度也會(huì)提升。對(duì)熱噴涂資料有什么要求？熱牢固性好，在高溫焰流中不升華，不分解。較寬的液相區(qū)，使熔滴在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持液相。與基材有周邊的熱膨脹系數(shù)，以防備因膨脹系數(shù)相差過(guò)大產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。噴涂資料在熔融狀態(tài)下應(yīng)和基材有較好的濕潤(rùn)性，以保證涂層與基材之間有優(yōu)秀的聯(lián)合性能。粉末固態(tài)流動(dòng)性好，保證送粉的平均性。熱噴涂涂層與基體的聯(lián)合機(jī)理是什么？一般以為在涂層與基體之間機(jī)械聯(lián)合起主要作用，即熔融態(tài)的粒子撞擊到基材表面凹凸不平處，鋪展成扁平狀的液態(tài)薄層，這些覆蓋并緊貼基體表面的液態(tài)薄片，在冷卻凝結(jié)時(shí)縮短咬住凸出點(diǎn)而形成機(jī)械聯(lián)合。同時(shí)，其余幾種聯(lián)合機(jī)理（擴(kuò)散、冶金、物理聯(lián)合)也在不同樣程度地起作用，其程度受粉末的成分、表面狀態(tài)、溫度、熱物理性能等要素的影響。熱噴涂的工藝流程。什么是火焰噴涂？說(shuō)明線材火焰噴涂和粉末火焰噴涂的工藝原理。此中預(yù)熱的目的是什么？火焰噴涂：用氧-乙炔氣體焚燒供給熱量加熱消融噴涂資料，經(jīng)過(guò)壓縮氣體霧化并加快噴涂資料，在基材表面聚積形成涂層。線材火焰噴涂原理：噴涂用線材送入噴槍后，由噴槍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)輪連續(xù)輸送到噴嘴，在噴嘴前端被同軸焚燒氣的火焰加熱而消融，此后被壓縮空氣霧化并加快，噴涂在基體表面。粉末火焰噴涂的工藝原理：用少許氣體將噴涂粉末輸送到噴槍的噴嘴前端，經(jīng)過(guò)燃?xì)饧訜帷⑾诓⒓涌靽娡康郊w表面。在噴嘴前端加上空氣帽，能夠壓縮焚燒焰流并提升噴涂速度。預(yù)熱目的：去除工件表面的水分；提升工件表面與熔粒的接觸溫度；降低涂層冷卻速度，減小涂層內(nèi)應(yīng)力?；鹧鎳娡康拈L(zhǎng)處和不足是什么？長(zhǎng)處：設(shè)施價(jià)錢(qián)低，操作簡(jiǎn)單，噴涂設(shè)施輕巧簡(jiǎn)單，可挪動(dòng)，聚積效率高。不足：噴出顆粒速度較小，火焰溫度較低，孔隙好多，簡(jiǎn)單氧化，涂層強(qiáng)度較低。火焰噴涂主要用于什么資料的噴涂？火焰噴涂的應(yīng)用：焰流溫度較低，一般用于金屬資料和塑料的噴涂。什么是電弧噴涂？電弧噴涂用于什么資料的噴涂？電弧噴涂：在兩根焊絲狀的金屬資料之間產(chǎn)生電弧，因電弧產(chǎn)生的熱使金屬焊絲漸漸消融，消融部分被壓縮空氣氣流噴向基體表面而形成涂層。噴涂資料限制于能制成絲的金屬和合金資料。電弧噴涂的特色是什么？1）熱效率高：電弧噴涂熱能利用率高達(dá)60％～70％。2）涂層密度（70～90％）：比火焰噴涂涂層致密，聯(lián)合強(qiáng)度比火焰噴涂高。3）因?yàn)殡娀娡渴莾山z同時(shí)送進(jìn)，所以噴涂效率高。4）火焰噴涂耗費(fèi)的燃料費(fèi)是電弧噴涂電費(fèi)的幾十倍。5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈巧，資料價(jià)錢(qián)低，氣源單調(diào)，總的辦理成本低。什么是等離子噴涂？特色是什么？等離子噴涂：利用等離子弧的熱能將引入的噴涂粉末加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并在高速等離子焰的作用下，高速撞擊工件表面，并聚積在經(jīng)過(guò)粗拙辦理的工件表面形成很薄的涂層。特色：等離子噴涂和等離子噴焊的差別是什么？等離子噴焊采納的等離子弧和等離子噴涂的有差別。等離子噴涂等離子弧焰流溫度高，適合噴涂高熔點(diǎn)資料。涂層密度可達(dá)85~98％，聯(lián)合強(qiáng)度高達(dá)35～70Mpa，噴涂質(zhì)量遠(yuǎn)優(yōu)于火焰噴涂層。與其余涂層技術(shù)比較，等離子噴焊技術(shù)的主要特色：生產(chǎn)效率高。稀釋率低(～5％)。工藝?yán)喂绦院茫讓?shí)現(xiàn)自動(dòng)化。噴焊層平展，成分平均，可獲取0.25~8mm隨意厚度噴焊層。爆炸噴涂最大的特色是什么？射流速度高噴涂工藝的選擇原則？1）對(duì)涂層結(jié)協(xié)力要求不高，噴涂資料熔點(diǎn)<2500℃，可采納火焰噴涂。2）對(duì)涂層性能要求較高，噴涂高熔點(diǎn)資料時(shí)，應(yīng)采納等離子噴涂。3）工程量大的金屬噴涂施工最好采納電弧噴涂。4）要求高結(jié)協(xié)力、低孔隙度的金屬、合金及以某些金屬陶瓷涂層可采納超音速火焰噴涂。5）關(guān)于批量大的工件，宜采納自動(dòng)噴涂。熱噴焊的基本特色是什么？特色：用熱源將涂層資料重熔，涂層內(nèi)顆粒之間、涂層與基體之間形成無(wú)孔隙的冶金聯(lián)合。比較熱噴涂、熱噴焊和堆焊技術(shù)的異同點(diǎn)。熱噴焊工藝與熱噴涂工藝的差別:(1)工件表面溫度：噴涂時(shí)工件表面溫度<250℃；噴焊要>900℃。(2）聯(lián)合狀態(tài)：噴涂層以機(jī)械聯(lián)合為主；噴焊層是冶金聯(lián)合。(3）粉末資料：噴焊用自熔性合金粉末，噴涂粉末不受限制。(4）涂層結(jié)構(gòu)：噴涂層有孔隙，噴焊層平均致密無(wú)孔隙。(5）承載能力：噴焊層可承受沖擊載荷和較高的接觸應(yīng)力。堆焊與熱噴焊的比較：熱噴焊也屬于堆焊技術(shù)的范圍，但是熱噴焊采納的是粉末填補(bǔ)資料，而堆焊一般采納線材或焊條；堆焊的熔敷效率比熱噴焊高，但稀釋率比熱噴焊大得多。堆焊技術(shù)比熱噴涂、熱噴焊技術(shù)更為成熟。第十章氣相聚積技術(shù)什么是物理氣相聚積和化學(xué)氣相聚積？物理氣相聚積分為哪幾類(lèi)？物理氣相聚積：在真空條件下，利用各樣物理方法，將鍍料氣化成原子、分子或使其離子化為離子，直接聚積到基體表面上的方法?；瘜W(xué)氣相聚積：把含有組成薄膜元素的一種或幾種化合物、單質(zhì)氣體供給基體，借助氣相作用或在基體表面上的化學(xué)反響在基體上制得金屬或化合物薄膜的方法。物理氣相聚積分為真空蒸鍍、濺射鍍膜、離子鍍膜什么是真空蒸發(fā)鍍膜？真空蒸鍍：在真空條件下，用加熱蒸發(fā)的方法使鍍料轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?，此后凝集在基體表面的方法。依據(jù)蒸起源的不同樣，能夠把真空蒸發(fā)鍍膜分為哪幾各樣類(lèi)？每各樣類(lèi)的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？電阻加熱蒸鍍長(zhǎng)處：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，造價(jià)便宜；缺點(diǎn)：蒸起源資料會(huì)成為雜質(zhì)污染膜料；加熱所能達(dá)到的最高溫度有限；加熱器的壽命也較短。電子束加熱蒸鍍長(zhǎng)處：對(duì)高、低熔點(diǎn)的膜料都能合用；防備了坩堝資料對(duì)膜料的玷污。缺點(diǎn)：化合物部分分解和電離，將對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)和物理性能產(chǎn)生影響；體積較大，需要調(diào)整的部分或好多。高頻感覺(jué)加熱蒸鍍長(zhǎng)處：此法主要用于鋁的大批蒸發(fā)，獲取的膜層純凈并且不受帶電粒子的傷害。缺點(diǎn)：不能夠?qū)釄暹M(jìn)行去氣，不易對(duì)輸入功率進(jìn)行微調(diào)，難以防備坩鍋的污染。激光蒸鍍法長(zhǎng)處：能蒸發(fā)任何高熔點(diǎn)資料；簡(jiǎn)化了真空室內(nèi)部的空間部署；缺點(diǎn)：制作大功率連續(xù)式激光器的成本較高。什么是濺射鍍膜？簡(jiǎn)要說(shuō)明二極濺射鍍膜的過(guò)程。在真空室中，利用荷能粒子轟擊資料表面，使其原子獲取足夠的能量而濺出進(jìn)入氣相，此后在工件表面聚積的過(guò)程。工作時(shí)先抽真空，再通氬氣，使真空室內(nèi)達(dá)到濺射氣壓。接通電源，陰極靶上的負(fù)高壓在兩極間產(chǎn)生輝光放電并成立起一個(gè)等離子區(qū)。此中帶正電的氬離子在陰極周邊的電場(chǎng)作用下，加快轟擊陰極靶，使靶物質(zhì)表面濺射，并以分子或原子狀態(tài)聚積在基片表面。什么是磁控濺射？聯(lián)合它的基本源理說(shuō)明它有什么長(zhǎng)處？磁控濺射：在陰極靶面上成立一個(gè)環(huán)狀磁靶，以控制二次電子的運(yùn)動(dòng)。長(zhǎng)處：高速，高速是指聚積速率快；磁控濺射的鍍膜速率與二極濺射比較提升了一個(gè)數(shù)目級(jí)。低平和低傷害，基片的溫升低、對(duì)膜層的傷害小。高速和高效的原由，二次電子在靶周邊作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，行程足夠長(zhǎng)，電子與氣體原子的碰撞幾率高；其他，工作氣壓降低，減少了對(duì)濺射出來(lái)的原子或分子的碰撞。與真空蒸鍍比，濺射鍍有哪些特色？結(jié)協(xié)力高；簡(jiǎn)單獲取高熔點(diǎn)物質(zhì)的膜；能夠在較大面積上獲取均一的薄膜；簡(jiǎn)單控制膜的組成；能夠長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)運(yùn)行；有優(yōu)秀的再現(xiàn)性；幾乎可制造全部物質(zhì)的薄膜什么是離子鍍？離子鍍的過(guò)程包含哪幾個(gè)過(guò)程？簡(jiǎn)述它的基本源理。離子鍍是在真空條件下，借助于惰性氣體的輝光放電使被蒸發(fā)物質(zhì)部分別化，被蒸發(fā)物質(zhì)離子經(jīng)電場(chǎng)加快后對(duì)帶負(fù)電荷的基體轟擊的同時(shí)把蒸發(fā)物或其反響物聚積在基體上。過(guò)程包含鍍膜資料的受熱，蒸發(fā)，離子化和電場(chǎng)加快聚積等過(guò)程。見(jiàn)書(shū)P230最后一段很長(zhǎng)離子鍍有哪些特色？①粘著力強(qiáng)；②均鍍能力好；③被鍍基體資料和鍍層資料可寬泛搭配；④工藝無(wú)污染化學(xué)氣相聚積的過(guò)程是什么？反響氣體擴(kuò)散至工件表面；反響氣體分子被基材表面吸附；在基材表面產(chǎn)生化學(xué)反響，形核等；生成物由表面解吸；生成物從基材表面擴(kuò)散走開(kāi)。10.從溫度、潔凈度、鍍層厚度、繞鍍性、安全性等方面比較PVD和CVD技術(shù)。溫度：CVD法的工藝溫度超出了高速鋼的回火溫度，用CVD法鍍制的高速鋼工件，一定進(jìn)行鍍膜后的真空熱辦理，以恢復(fù)硬度。鍍后熱辦搭理產(chǎn)生不允許的變形。潔凈度：CVD工藝對(duì)進(jìn)入反響器工件的潔凈要求比PVD工藝低一些，因?yàn)楦街诠ぜ砻娴囊恍┡K東西很簡(jiǎn)單在高溫下燒掉。其他，高溫下獲取的鍍層聯(lián)合強(qiáng)度要更好些。鍍層厚度：CVD鍍層經(jīng)常比各樣PVD鍍層略厚一些，前者厚度在7.5μm左右，后者平時(shí)不到2.5μm厚。繞鍍性：CVD擁有很好的繞鍍性，除去支承點(diǎn)以外，所有表面都能完好鍍好，甚至深孔、內(nèi)壁也可鍍上。PVD因?yàn)闅鈮狠^低，繞鍍性較差，所以工件反面和側(cè)面的鍍制收效不理想。安全性：PVD是一種完好沒(méi)有污染的工序。而CVD的反響氣體、反響尾氣都可能擁有必定的腐化性，可燃性及毒性，所以對(duì)設(shè)施、環(huán)境、操作人員都一定采納必定的舉措加以防備。什么是分子束外延？它與真空蒸發(fā)鍍膜比較有什么不同樣？分子束外延一種制備單晶薄膜的新技術(shù)，在適合的襯底上，適合的條件下，沿襯底本來(lái)的結(jié)晶軸向生成一層晶格結(jié)構(gòu)完好的新單晶層的制膜方法。不同樣：分字束外延是將真空蒸發(fā)鍍膜加以改變和提升形成的成膜技術(shù)，超高真空，能生長(zhǎng)單晶并能正確地控制膜厚、組分和混雜。分子束外延的優(yōu)缺點(diǎn)？長(zhǎng)處：可嚴(yán)格控制生長(zhǎng)過(guò)程和生長(zhǎng)速率，實(shí)現(xiàn)了原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；生長(zhǎng)速率低；膜的組分和混雜濃度可隨著源的變化而快速調(diào)整；外延薄膜質(zhì)量好，面積大而平均；晶體的生長(zhǎng)溫度較低；能夠生長(zhǎng)用熱平衡生長(zhǎng)方法難以獲取的薄膜。缺點(diǎn)：生長(zhǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不適于大規(guī)模生產(chǎn)；設(shè)施昂貴，保護(hù)花費(fèi)高；察看系統(tǒng)遇到蒸發(fā)分子的污染，而察看系統(tǒng)自己也成為節(jié)余氣體的發(fā)生源。第十一章高能束表面改性什么是激光熔覆技術(shù)？有哪些長(zhǎng)處？激光熔覆：用激光在基體表面熔覆一層薄的擁有特定性能的資料，以改良其表面性能的工藝。長(zhǎng)處：熔覆層稀釋率低，且能夠精準(zhǔn)控制；冶金聯(lián)合；加熱速度很快；熱變形較??；熔覆層尺寸大小和地點(diǎn)可精準(zhǔn)控制；對(duì)環(huán)境無(wú)污染，無(wú)輻射，低噪聲。什么是激光表面合金化技術(shù)？它與激光熔敷比較有哪些不同樣？激光合金化：利用激光束將一種或多種合金元素快速熔入基體表面，進(jìn)而使基體表層擁有特定的合金成分的技術(shù)。激光表面合金化要求基材的消融程度很高，要獲取相同尺寸的表面改性層，需要的能量密度比激光熔覆大得多。什么是激光引誘化學(xué)反響聚積技術(shù)？激光引誘化學(xué)反響聚積技術(shù)先將基片預(yù)置于充滿活性氣體的反響室中，此后采納激光束照耀基板，引誘化學(xué)反響發(fā)生并聚積出薄膜的過(guò)程。什么是激光沖刷技術(shù)？它有哪些特色？用功率密度很高（108~1011w/cm2）的激光束，在極短的脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)10-9~10-3s）照耀金屬表面使表面的污物、顆粒、銹斑也許涂層等附著物很快氣化，進(jìn)而達(dá)到潔凈化的工藝過(guò)程。特色：（1）完好的“干式”沖刷過(guò)程。（2）清楚的對(duì)象范圍很廣。（3）合用于幾乎所有固體基材，并幾乎不傷害基材。（4）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)距離操作，安全方便。什么是離子注入技術(shù)？它有哪些特色？離子注入技術(shù)：在離子注入機(jī)中把各樣所需的離子加快成擁有幾萬(wàn)甚至百萬(wàn)電子伏特能量的載能束，并注入金屬固體資料的表面層。離子注入的特色：周期表上的任何元素，都可注入任何基體資料；可獲取用其余方法得不到的新合金相；離子注入層與基體聯(lián)合牢固；易于精準(zhǔn)控制注入離子的濃度散布；工件表面無(wú)形變、無(wú)氧化；可有選擇地改變基體資料的表面能量，并在表面內(nèi)形成壓應(yīng)力。簡(jiǎn)述離子注入的加強(qiáng)機(jī)理。固溶加強(qiáng)效應(yīng)、晶粒細(xì)化效應(yīng)、晶格傷害效應(yīng)、彌散加強(qiáng)效應(yīng)、晶格變換效應(yīng)壓應(yīng)力效應(yīng)什么是