材料科學(xué)基礎(chǔ)第9章 固態(tài)相變

**圖6.29成分起伏隨時(shí)間而增大的示意圖現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**圖6.20Al-Cu合金130℃時(shí)效的硬度變化現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**圖6.9Al-4.5Cu合金中的G.P.區(qū)結(jié)構(gòu)模型現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**圖6.11Al-Cu合金θ″相、θ′相合θ相的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**圖6.14合金非連續(xù)脫溶的成分特點(diǎn)(a)及胞狀脫溶物示意圖(b)現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**圖6.15Fe-Mo合金600℃時(shí)效α基體及α′成分圖6.16Fe-23.5%Zn合金400℃時(shí)的α′成分現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**共析轉(zhuǎn)變現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**

(a)光學(xué)組織（600×）(b)電鏡組織（4500×）圖5.565Mn鋼450℃等溫淬火后的上貝氏體組織現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**

圖5.665Mn鋼320℃等溫淬火下貝氏體組織

光學(xué)顯微組織（1000×）

現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**

圖5.665Mn鋼320℃等溫淬火下貝氏體組織

電鏡顯微組織（18000×）現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**(a)Fe-1.0C-2.0Si-4.0Cr,300℃×30min等溫（500×）(b)40Cr,550℃×2min等溫圖5.7無(wú)碳化物貝氏體現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**

圖5.9Fe-0.12C-3.0Mn-0.001B鋼的粒狀貝氏體（600×）

圖5.10Fe-0.12C-2.8Mn鋼的粒狀組織（600×）

現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**圖5.11Fe-1.02C-3.5Mn-0.1V鋼950℃加熱、250℃×80min等溫后淬火的柱狀貝組織(a)光學(xué)照片(b)電鏡照片現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一

奧氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程包括四個(gè)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(zhǎng)大;3.滲碳體溶解;4.奧氏體成分均勻化。現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**

圖2.22奧氏體晶粒大小與加熱溫度、

保溫時(shí)間之間的關(guān)系0.48%C-0.28%Mn）現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**

(a)40鋼(b)T10鋼圖2.23奧氏體晶粒大小與加熱速度的關(guān)系現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一調(diào)質(zhì)后的表面淬火高頻淬火火焰淬火現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一2.滲碳鋼和滲氮（氮化）鋼現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一**現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一*武漢大族金石凱激光系統(tǒng)有限公司HANSGS-H6000橫流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(hù)

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(yùn)行時(shí)間

≥24h

運(yùn)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(shí)總電力60KVA，三相380V±10%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）現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一圖1.5是中空陰極(HCD)等離子體電子槍示意圖。

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(guó)電子束焊接裝置大功率電子束物理氣相沉積裝置現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一*現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一*

現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一*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現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一激光熔覆示意圖見(jiàn)圖2.3(a)，斷面形貌和組織形態(tài)見(jiàn)附圖(表改質(zhì)p136)。

閥門(mén)座激光表面熔覆現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一2.激光表面合金化(Alloying)激光表面合金化，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(kuò)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(jiàn)圖2.3(b)，斷面形貌和表面形貌見(jiàn)附圖(表改質(zhì)p142)。激光軋輥表面合金化現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一但采取分段真空或者加設(shè)金屬箔電子透過(guò)窗(厚25μm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(shí)現(xiàn)電子束與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。一種是調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)線圈的電流使電子束移動(dòng)，而工件靜止。其特點(diǎn)是控制精度高，定位準(zhǔn)確。另一種方式是電子束靜止不動(dòng)，通過(guò)移動(dòng)載物臺(tái)使工件移動(dòng)?，F(xiàn)在是47頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一不足或膨脹系數(shù)不協(xié)調(diào)而造成的涂層開(kāi)裂和剝落現(xiàn)象。離子注入的缺點(diǎn)是注入層較淺(通?！?μm)，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(diǎn)比較見(jiàn)表2.2?，F(xiàn)在是48頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一

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(guò)透過(guò)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

現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一與基體間的結(jié)合。

常規(guī)混合與界面混合的預(yù)沉積層,可以是單層,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(dòng)態(tài)離子混合，是在蒸鍍或電沉積的同時(shí)，用離子束進(jìn)行轟擊的工藝方法。通過(guò)控制蒸鍍或電沉積的速度和時(shí)間，可在基體上形成任意厚度的合金層或化合物層。用動(dòng)態(tài)離子混合法成功地制備了AlN和BN?，F(xiàn)在是50頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一3.3離子鍍3.3.1離子鍍的原理與特點(diǎn)

1.離子鍍?cè)黼x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(chǎng)作用下向基體表面加速?zèng)_擊而沉積成膜的工藝過(guò)程。離子鍍?cè)硪?jiàn)圖3.5。2.離子鍍特點(diǎn)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(fù)電的基體(工件)表面沖擊時(shí)形成濺射效應(yīng),不僅對(duì)基體表面有清洗作用，現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一2.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(1.33×10-1至6.65×10-2Pa)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(dòng)速度差,在絕緣性靶材表面感應(yīng)形成負(fù)偏壓,即可對(duì)絕緣性靶材濺射鍍膜?，F(xiàn)在是52頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一圖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?xì)饣鹧嬷饕糜诰€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?，F(xiàn)在是53頁(yè)\一共有54頁(yè)\編輯于星期一5.3.3粉末火焰噴涂粉末火焰噴涂與線材