材料表面改性习题答案

第六章热喷涂、喷焊与堆焊技术什么是热喷涂？依据所使用的热源不同样，能够将热喷涂工艺分为哪两大类？热喷涂：采纳各样热源将涂层资料加热消融或半消融，高速气体将其雾化，并在高速气流的带动下雾化粒子撞击基材表面，冷凝后形成拥有某种功能的涂层。喷焊是用热源将涂层资料重熔，涂层内颗粒之间、涂层与基体之间形成无孔隙的冶金联合。堆焊技术是将拥有必定使用性能的资料（线材或焊条）借助必定的热源手段熔覆在基材表面，使基体表面拥有耐磨、耐蚀、耐热等特别性能或使部件恢还原有形状尺寸的工艺方法。热喷涂技术的特色是什么？限制性是什么？热喷涂的技术特色：可在各样基材上制备各样涂层；基材温度低（30～200℃），热影响区浅，变形小；涂层厚度范围宽（0.5～5mm）；喷涂效率高，成本低；操作灵巧，可在不同样尺寸和形状的工件上喷涂；限制性：加热效率低，喷涂资料利用率低，涂层与基体联合强度低。热喷涂涂层的结构是什么？怎样改良涂层结构？涂层是由无数变形粒子互相交错呈波涛式一层一层堆叠而成的层状结构。涂层中伴有氧化物等夹杂、未消融的球形颗粒，并存在部分孔隙，孔隙率0.025％－50％。改良涂层结构的方法(1)采纳高温热源(如激光热源、等离子弧)、超音速喷涂、以及保护氛围或低压下喷涂，都能够减少涂层中的氧化物夹杂平和孔，改良涂层的结构和性能。(2)喷涂层的结构还能够经过重熔办理来改良，涂层中的氧化物夹杂和孔隙会在重熔中除去，涂层的层状结构会变为均质结构，与基体的联合强度也会提升。对热喷涂资料有什么要求？热牢固性好，在高温焰流中不升华，不分解。较宽的液相区，使熔滴在较长时间内保持液相。与基材有周边的热膨胀系数，以防备因膨胀系数相差过大产生较大的热应力。喷涂资料在熔融状态下应和基材有较好的湿润性，以保证涂层与基材之间有优秀的联合性能。粉末固态流动性好，保证送粉的平均性。热喷涂涂层与基体的联合机理是什么？一般以为在涂层与基体之间机械联合起主要作用，即熔融态的粒子撞击到基材表面凹凸不平处，铺展成扁平状的液态薄层，这些覆盖并紧贴基体表面的液态薄片，在冷却凝结时缩短咬住凸出点而形成机械联合。同时，其余几种联合机理（扩散、冶金、物理联合)也在不同样程度地起作用，其程度受粉末的成分、表面状态、温度、热物理性能等要素的影响。热喷涂的工艺流程。什么是火焰喷涂？说明线材火焰喷涂和粉末火焰喷涂的工艺原理。此中预热的目的是什么？火焰喷涂：用氧-乙炔气体焚烧供给热量加热消融喷涂资料，经过压缩气体雾化并加快喷涂资料，在基材表面聚积形成涂层。线材火焰喷涂原理：喷涂用线材送入喷枪后，由喷枪内的驱动轮连续输送到喷嘴，在喷嘴前端被同轴焚烧气的火焰加热而消融，此后被压缩空气雾化并加快，喷涂在基体表面。粉末火焰喷涂的工艺原理：用少许气体将喷涂粉末输送到喷枪的喷嘴前端，经过燃气加热、消融并加快喷涂到集体表面。在喷嘴前端加上空气帽，能够压缩焚烧焰流并提升喷涂速度。预热目的：去除工件表面的水分；提升工件表面与熔粒的接触温度；降低涂层冷却速度，减小涂层内应力。火焰喷涂的长处和不足是什么？长处：设施价钱低，操作简单，喷涂设施轻巧简单，可挪动，聚积效率高。不足：喷出颗粒速度较小，火焰温度较低，孔隙好多，简单氧化，涂层强度较低。火焰喷涂主要用于什么资料的喷涂？火焰喷涂的应用：焰流温度较低，一般用于金属资料和塑料的喷涂。什么是电弧喷涂？电弧喷涂用于什么资料的喷涂？电弧喷涂：在两根焊丝状的金属资料之间产生电弧，因电弧产生的热使金属焊丝渐渐消融，消融部分被压缩空气气流喷向基体表面而形成涂层。喷涂资料限制于能制成丝的金属和合金资料。电弧喷涂的特色是什么？1）热效率高：电弧喷涂热能利用率高达60％～70％。2）涂层密度（70～90％）：比火焰喷涂涂层致密，联合强度比火焰喷涂高。3）因为电弧喷涂是两丝同时送进，所以喷涂效率高。4）火焰喷涂耗费的燃料费是电弧喷涂电费的几十倍。5）结构简单，操作灵巧，资料价钱低，气源单调，总的办理成本低。什么是等离子喷涂？特色是什么？等离子喷涂：利用等离子弧的热能将引入的喷涂粉末加热到熔融或半熔融状态，并在高速等离子焰的作用下，高速撞击工件表面，并聚积在经过粗拙办理的工件表面形成很薄的涂层。特色：等离子喷涂和等离子喷焊的差别是什么？等离子喷焊采纳的等离子弧和等离子喷涂的有差别。等离子喷涂等离子弧焰流温度高，适合喷涂高熔点资料。涂层密度可达85~98％，联合强度高达35～70Mpa，喷涂质量远优于火焰喷涂层。与其余涂层技术比较，等离子喷焊技术的主要特色：生产效率高。稀释率低(～5％)。工艺牢固性好，易实现自动化。喷焊层平展，成分平均，可获取0.25~8mm随意厚度喷焊层。爆炸喷涂最大的特色是什么？射流速度高喷涂工艺的选择原则？1）对涂层结协力要求不高，喷涂资料熔点<2500℃，可采纳火焰喷涂。2）对涂层性能要求较高，喷涂高熔点资料时，应采纳等离子喷涂。3）工程量大的金属喷涂施工最好采纳电弧喷涂。4）要求高结协力、低孔隙度的金属、合金及以某些金属陶瓷涂层可采纳超音速火焰喷涂。5）关于批量大的工件，宜采纳自动喷涂。热喷焊的基本特色是什么？特色：用热源将涂层资料重熔，涂层内颗粒之间、涂层与基体之间形成无孔隙的冶金联合。比较热喷涂、热喷焊和堆焊技术的异同点。热喷焊工艺与热喷涂工艺的差别:(1)工件表面温度：喷涂时工件表面温度<250℃；喷焊要>900℃。(2）联合状态：喷涂层以机械联合为主；喷焊层是冶金联合。(3）粉末资料：喷焊用自熔性合金粉末，喷涂粉末不受限制。(4）涂层结构：喷涂层有孔隙，喷焊层平均致密无孔隙。(5）承载能力：喷焊层可承受冲击载荷和较高的接触应力。堆焊与热喷焊的比较：热喷焊也属于堆焊技术的范围，但是热喷焊采纳的是粉末填补资料，而堆焊一般采纳线材或焊条；堆焊的熔敷效率比热喷焊高，但稀释率比热喷焊大得多。堆焊技术比热喷涂、热喷焊技术更为成熟。第十章气相聚积技术什么是物理气相聚积和化学气相聚积？物理气相聚积分为哪几类？物理气相聚积：在真空条件下，利用各样物理方法，将镀料气化成原子、分子或使其离子化为离子，直接聚积到基体表面上的方法。化学气相聚积：把含有组成薄膜元素的一种或几种化合物、单质气体供给基体，借助气相作用或在基体表面上的化学反响在基体上制得金属或化合物薄膜的方法。物理气相聚积分为真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀膜什么是真空蒸发镀膜？真空蒸镀：在真空条件下，用加热蒸发的方法使镀料转变为气相，此后凝集在基体表面的方法。依据蒸起源的不同样，能够把真空蒸发镀膜分为哪几各样类？每各样类的优缺点是什么？电阻加热蒸镀长处：结构简单，使用方便，造价便宜；缺点：蒸起源资料会成为杂质污染膜料；加热所能达到的最高温度有限；加热器的寿命也较短。电子束加热蒸镀长处：对高、低熔点的膜料都能合用；防备了坩埚资料对膜料的玷污。缺点：化合物部分分解和电离，将对薄膜的结构和物理性能产生影响；体积较大，需要调整的部分或好多。高频感觉加热蒸镀长处：此法主要用于铝的大批蒸发，获取的膜层纯净并且不受带电粒子的伤害。缺点：不能够对坩埚进行去气，不易对输入功率进行微调，难以防备坩锅的污染。激光蒸镀法长处：能蒸发任何高熔点资料；简化了真空室内部的空间部署；缺点：制作大功率连续式激光器的成本较高。什么是溅射镀膜？简要说明二极溅射镀膜的过程。在真空室中，利用荷能粒子轰击资料表面，使其原子获取足够的能量而溅出进入气相，此后在工件表面聚积的过程。工作时先抽真空，再通氩气，使真空室内达到溅射气压。接通电源，阴极靶上的负高压在两极间产生辉光放电并成立起一个等离子区。此中带正电的氩离子在阴极周边的电场作用下，加快轰击阴极靶，使靶物质表面溅射，并以分子或原子状态聚积在基片表面。什么是磁控溅射？联合它的基本源理说明它有什么长处？磁控溅射：在阴极靶面上成立一个环状磁靶，以控制二次电子的运动。长处：高速，高速是指聚积速率快；磁控溅射的镀膜速率与二极溅射比较提升了一个数目级。低平和低伤害，基片的温升低、对膜层的伤害小。高速和高效的原由，二次电子在靶周边作循环运动，行程足够长，电子与气体原子的碰撞几率高；其他，工作气压降低，减少了对溅射出来的原子或分子的碰撞。与真空蒸镀比，溅射镀有哪些特色？结协力高；简单获取高熔点物质的膜；能够在较大面积上获取均一的薄膜；简单控制膜的组成；能够长时间地连续运行；有优秀的再现性；几乎可制造全部物质的薄膜什么是离子镀？离子镀的过程包含哪几个过程？简述它的基本源理。离子镀是在真空条件下，借助于惰性气体的辉光放电使被蒸发物质部分别化，被蒸发物质离子经电场加快后对带负电荷的基体轰击的同时把蒸发物或其反响物聚积在基体上。过程包含镀膜资料的受热，蒸发，离子化和电场加快聚积等过程。见书P230最后一段很长离子镀有哪些特色？①粘着力强；②均镀能力好；③被镀基体资料和镀层资料可宽泛搭配；④工艺无污染化学气相聚积的过程是什么？反响气体扩散至工件表面；反响气体分子被基材表面吸附；在基材表面产生化学反响，形核等；生成物由表面解吸；生成物从基材表面扩散走开。10.从温度、洁净度、镀层厚度、绕镀性、安全性等方面比较PVD和CVD技术。温度：CVD法的工艺温度超出了高速钢的回火温度，用CVD法镀制的高速钢工件，一定进行镀膜后的真空热办理，以恢复硬度。镀后热办搭理产生不允许的变形。洁净度：CVD工艺对进入反响器工件的洁净要求比PVD工艺低一些，因为附着在工件表面的一些脏东西很简单在高温下烧掉。其他，高温下获取的镀层联合强度要更好些。镀层厚度：CVD镀层经常比各样PVD镀层略厚一些，前者厚度在7.5μm左右，后者平时不到2.5μm厚。绕镀性：CVD拥有很好的绕镀性，除去支承点以外，所有表面都能完好镀好，甚至深孔、内壁也可镀上。PVD因为气压较低，绕镀性较差，所以工件反面和侧面的镀制收效不理想。安全性：PVD是一种完好没有污染的工序。而CVD的反响气体、反响尾气都可能拥有必定的腐化性，可燃性及毒性，所以对设施、环境、操作人员都一定采纳必定的举措加以防备。什么是分子束外延？它与真空蒸发镀膜比较有什么不同样？分子束外延一种制备单晶薄膜的新技术，在适合的衬底上，适合的条件下，沿衬底本来的结晶轴向生成一层晶格结构完好的新单晶层的制膜方法。不同样：分字束外延是将真空蒸发镀膜加以改变和提升形成的成膜技术，超高真空，能生长单晶并能正确地控制膜厚、组分和混杂。分子束外延的优缺点？长处：可严格控制生长过程和生长速率，实现了原位实时监测；生长速率低；膜的组分和混杂浓度可随着源的变化而快速调整；外延薄膜质量好，面积大而平均；晶体的生长温度较低；能够生长用热平衡生长方法难以获取的薄膜。缺点：生长时间过长，不适于大规模生产；设施昂贵，保护花费高；察看系统遇到蒸发分子的污染，而察看系统自己也成为节余气体的发生源。第十一章高能束表面改性什么是激光熔覆技术？有哪些长处？激光熔覆：用激光在基体表面熔覆一层薄的拥有特定性能的资料，以改良其表面性能的工艺。长处：熔覆层稀释率低，且能够精准控制；冶金联合；加热速度很快；热变形较小；熔覆层尺寸大小和地点可精准控制；对环境无污染，无辐射，低噪声。什么是激光表面合金化技术？它与激光熔敷比较有哪些不同样？激光合金化：利用激光束将一种或多种合金元素快速熔入基体表面，进而使基体表层拥有特定的合金成分的技术。激光表面合金化要求基材的消融程度很高，要获取相同尺寸的表面改性层，需要的能量密度比激光熔覆大得多。什么是激光引诱化学反响聚积技术？激光引诱化学反响聚积技术先将基片预置于充满活性气体的反响室中，此后采纳激光束照耀基板，引诱化学反响发生并聚积出薄膜的过程。什么是激光冲刷技术？它有哪些特色？用功率密度很高（108~1011w/cm2）的激光束，在极短的脉冲持续时间内10-9~10-3s）照耀金属表面使表面的污物、颗粒、锈斑也许涂层等附着物很快气化，进而达到洁净化的工艺过程。特色：（1）完好的“干式”冲刷过程。（2）清楚的对象范围很广。（3）合用于几乎所有固体基材，并几乎不伤害基材。（4）实现自动化远距离操作，安全方便。什么是离子注入技术？它有哪些特色？离子注入技术：在离子注入机中把各样所需的离子加快成拥有几万甚至百万电子伏特能量的载能束，并注入金属固体资料的表面层。离子注入的特色：周期表上的任何元素，都可注入任何基体资料；可获取用其余方法得不到的新合金相；离子注入层与基体联合牢固；易于精准控制注入离子的浓度散布；工件表面无形变、无氧化；可有选择地改变基体资料的表面能量，并在表面内形成压应力。简述离子注入的加强机理。固溶加强效应、晶粒细化效应、晶格伤害效应、弥散加强效应、晶格变换效应压应力效应什么是