材料科學(xué)基礎(chǔ)第9章附.ppt

1、*,圖6.13 Al-20%Ag合金的魏氏組織, 晶界析出及無析出區(qū),*,圖6.29 成分起伏隨時(shí)間 而增大的示意圖,*,圖6.20 Al-Cu合金130時(shí)效的硬度變化,*,圖6.9 Al-4.5Cu合金中的G.P.區(qū)結(jié)構(gòu)模型,*,圖6.11 Al-Cu合金相、相合相的結(jié)構(gòu),*,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),*,圖6.15 Fe-Mo合金600 時(shí)效基體及成分,圖6.16 Fe-23.5%Zn 合金 400時(shí)的成分,*共析轉(zhuǎn)變,*,*,*,*,*,*,*,*,*,(a)光學(xué)組織（600 ） (b)電鏡組織（4500） 圖5.5 65Mn鋼450等溫淬火后

2、的上貝氏體組織,*,圖5.6 65Mn鋼320等溫淬火下貝氏體組織 光學(xué)顯微組織（1000）,*,圖5.6 65Mn鋼320等溫淬火下貝氏體組織 電鏡顯微組織（18000）,*,(a) Fe-1.0C-2.0Si-4.0Cr, 30030min等溫（500）,(b) 40Cr, 5502min等溫,圖5.7 無碳化物貝氏體,*,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）,*,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

3、學(xué)照片,(b)電鏡照片,*,奧氏體轉(zhuǎn)變過程 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。,*,*,*,*,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）,*,(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,*,*,*,*,*,*,*,*,調(diào)質(zhì)后的 表面淬火 高頻淬火 火焰淬火,2.滲碳鋼和滲氮（氮化）鋼,*,*,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),圖1.5是中空陰極(HCD)等離子體電子槍示意圖。

4、 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,*,*,*,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,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,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

5、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,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(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)，通過移動(dòng)載物 臺(tái)使工件移動(dòng)。,不足或膨脹系數(shù)不

6、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(diǎn)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(diǎn)比較 見表2.2。,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,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

7、沉積的同時(shí)，用離子 束進(jìn)行轟擊的 工藝方法。 通過控制蒸 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。,3.3 離 子 鍍 3.3.1 離子鍍的原理與特點(diǎn) 1.離子鍍?cè)?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(chǎng)作用下向基體表面加 速?zèng)_擊而沉積成膜的工藝過 程。離子鍍?cè)硪妶D3.5。 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，,2. DC三極

8、、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6.65 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。,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

9、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。,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(gè)送粉器 與槍聯(lián)接。工作時(shí)以少 量氣體運(yùn)載粉末進(jìn)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(qiáng)度及涂層本身的綜合強(qiáng)度都比較低, 且比,當(dāng)乙炔含量為45時(shí), 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(gè)內(nèi)徑約為25mm，長(zhǎng) 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(yùn)距 離遠(yuǎn)大于等離子槍， 這是爆炸噴涂粒子速 度高的原因。當(dāng)粉末 射