材料科学基础第9章附.ppt

*,图6.13 Al-20%Ag合金的魏氏组织, 晶界析出及无析出区,*,图6.29 成分起伏随时间 而增大的示意图,*,图6.20 Al-Cu合金130时效的硬度变化,*,图6.9 Al-4.5Cu合金中的G.P.区结构模型,*,图6.11 Al-Cu合金相、相合相的结构,*,图6.14 合金非连续脱溶的成分特点(a) 及胞状脱溶物示意图(b),*,图6.15 Fe-Mo合金600 时效基体及成分,图6.16 Fe-23.5%Zn 合金 400时的成分,*共析转变,*,*,*,*,*,*,*,*,*,(a)光学组织（600 ） (b)电镜组织（4500） 图5.5 65Mn钢450等温淬火后的上贝氏体组织,*,图5.6 65Mn钢320等温淬火下贝氏体组织 光学显微组织（1000）,*,图5.6 65Mn钢320等温淬火下贝氏体组织 电镜显微组织（18000）,*,(a) Fe-1.0C-2.0Si-4.0Cr, 30030min等温（500）,(b) 40Cr, 5502min等温,图5.7 无碳化物贝氏体,*,图5.9 Fe-0.12C-3.0Mn-0.001B 钢的粒状贝氏体（600）,图5.10 Fe-0.12C-2.8Mn 钢的粒状组织（600）,*,图5.11 Fe-1.02C- 3.5Mn-0.1V钢 950加热、 25080min 等温后淬火的柱状贝组织,(a)光学照片,(b)电镜照片,*,奥氏体转变过程 包括四个阶段： 1.奥氏体形核; 2.奥氏体晶核向铁素体 和渗碳体两侧长大; 3.渗碳体溶解; 4.奥氏体成分均匀化。,*,*,*,*,图2.22 奥氏体晶粒大小与加热温度、 保温时间之间的关系0.48%C-0.28%Mn）,*,(a) 40钢 (b) T10钢 图2.23 奥氏体晶粒大小与加热速度的关系,*,*,*,*,*,*,*,*,调质后的 表面淬火 高频淬火 火焰淬火,2.渗碳钢和渗氮（氮化）钢,*,*,武汉大族金石凯激光系统有限公司 HANSGS-H6000横流CO2激光器 性 能 指 标,图1.5是中空阴极(HCD)等离子体电子枪示意图。 HCD( Hollow-Cathode-Discharge)等离子体电子枪以 低压真空辉光放电产生的等离子体作为电子源，与热丝 阴极电子枪相比， HCD电子枪可获得束径较大的电子 束，并且具有低电压、大电流的输出特性。,英国电子束焊接装置,大功率电子束物理气相沉积装置,*,*,*,活塞环槽激光热处理,激光热处理后的活塞环槽,气缸体套激光热处理,曲轴激光热处理,激光熔覆示意图见图2.3(a)，断面形貌和组织形态见附 图(表改质p136)。,阀门座激光表面熔覆,2.激光表面合金化(Alloying) 激光表面合金化，是利用激光能量使预置层和基体 表面一起熔化，并在基体表面一定深度处形成熔池。由 于基体表面元素和预置层元素之间的相互混合扩散，在 基体表面形成一种既不同于基体成分、也不同于预置层 成分的新合金层。 激光合金化示意图见图 2.3(b)，断面形貌和表面形 貌见附图(表改质p142)。,激光轧辊表面合金化,但采取分段真空或者加设 金属箔电子透过窗(厚25 m的Al、Ti及其合金)等 特殊办法，也可以把电子 束引入到大气中，在常压 下完成表面淬火。 电子束表面淬火, 可采 用两种方式实现电子束与 工件之间的相对运动。 一种是调节偏转线圈 的电流使电子束移动，而 工件静止。其特点是控制 精度高，定位准确。 另一种方式是电子束 静止不动，通过移动载物 台使工件移动。,不足或膨胀系数不协调而造成的涂层开裂和剥落现象。离子注入 的缺点是注 入层较浅(通 常1m) ， 也不能处理 复杂工件的 凹腔表面。 离子注入 装置如图2.4 所示。 离子注入 有缺点比较 见表2.2。,3.激光加热真空蒸镀 图3.3是激光加热真空蒸镀装置示意图。 通过透过窗 将高能密度的激 光束引入到真空 室内，在蒸发材 料表面聚焦后， 是材料的表层瞬 间气化。利用激 光法，可蒸镀 Al2O3 、MgO、 石墨等难以蒸发 的物质。 为保证材料 均匀蒸发，防止,与基体间的结合。 常规混合与界面混合的预沉积层, 可以是单层, 也可 以是多种元素交替沉积的多层结构,每层约为10nm厚。 动态离子混合，是在蒸镀或电沉积的同时，用离子 束进行轰击的 工艺方法。 通过控制蒸 镀或电沉积的 速度和时间， 可在基体上形 成任意厚度的 合金层或化合 物层。用动态 离子混合法成 功地制备了 AlN和BN。,3.3 离 子 镀 3.3.1 离子镀的原理与特点 1.离子镀原理 离子镀是借助惰性气体在 真空条件下的辉光放电，使 蒸发后的一部分原子离子化 并处于活性状态，然后在外 加电场作用下向基体表面加 速冲击而沉积成膜的工艺过 程。离子镀原理见图3.5。 2.离子镀特点 惰性气体辉光放电产生的 离子和部分电离的蒸发材料 离子, 向带负电的基体(工件) 表面冲击时形成溅射效应,不 仅对基体表面有清洗作用，,2. DC三极、四极离子溅射 三极或四极溅射(右图)是 以DC二极溅射为基础, 在真 空室内设置热阴极。由于热 阴极能够产生足够的电子， 因此可在较低电压( 0-2kV ) 和低真空(1.3310-1至6.65 10-2Pa)条件下完成溅射镀膜。 DC二极、三极或四极溅 射装置,只能用于导电性靶材的溅 射镀膜。如果用高频(13.56MHZ) 电源取代直流电源(右下图)，利用 离子和电子的移动速度差, 在绝缘 性靶材表面感应形成负偏压, 即可 对绝缘性靶材溅射镀膜。,图5.8是现代典型线材火焰喷枪的剖面图。 火焰喷涂通常用乙炔和氧组合燃烧而提供热量，其 它燃料气体还可采用甲基乙炔-丙二烯(MPS)、丙烷、氢 气或天然气。在线材火焰喷枪中，燃气火焰主要用于线 材的熔化。喷涂线材可以采用丝材、棒材和带材，但必 须配以特定的喷枪。,5.3.3 粉末火焰喷涂 粉末火焰喷涂与线材火焰喷涂不同之处，是喷涂材料 采用粉末，且一般不用压缩空气。图5.9是粉末火焰喷涂 的典型装置, 图5.10是 粉末火焰喷枪剖面图。 粉末装在料斗内,料斗 可以与喷枪构成一体， 也可以单设一个送粉器 与枪联接。工作时以少 量气体运载粉末进入氧 -燃料气体中, 火焰使粉 末熔化并喷射到基体表 面。 普通的火焰粉末喷枪， 由于喷出的颗粒速度较 小, 火焰温度较低, 因此 涂层的粘结强度及涂层本身的综合强度都比较低, 且比,当乙炔含量为45时, 氧-乙炔混合气产生约为3141 的自由燃烧温度，但在爆炸条件下可能超过4200，因 而绝大多数粉未能够熔化。 图5.16是爆炸枪示意图，包括一个内径约为25mm，长 为1m的水冷枪以及附属的气体粉末流量控制装置。粉末 在高速枪中的输运距 离远大于等离子枪， 这是爆炸喷涂粒子速 度高的原因。当粉末 射