材料科学基础第章固态相变讲课文档

材料科学基础第章固态相变第一页，共53页。**图6.20Al-Cu合金130℃时效的硬度变化第二页，共53页。**图6.9Al-4.5Cu合金中的G.P.区结构模型第三页，共53页。**图6.11Al-Cu合金θ″相、θ′相合θ相的结构第四页，共53页。**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)第五页，共53页。**图6.15Fe-Mo合金600℃时效α基体及α′成分图6.16Fe-23.5%Zn合金400℃时的α′成分第六页，共53页。**共析转变第七页，共53页。**第八页，共53页。**第九页，共53页。**第十页，共53页。**第十一页，共53页。**第十二页，共53页。**第十三页，共53页。**第十四页，共53页。**第十五页，共53页。**

(a)光学组织（600×）(b)电镜组织（4500×）图5.565Mn钢450℃等温淬火后的上贝氏体组织第十六页，共53页。**

图5.665Mn钢320℃等温淬火下贝氏体组织光学显微组织（1000×）

第十七页，共53页。**

图5.665Mn钢320℃等温淬火下贝氏体组织电镜显微组织（18000×）第十八页，共53页。**(a)Fe-1.0C-2.0Si-4.0Cr,300℃×30min等温（500×）(b)40Cr,550℃×2min等温图5.7无碳化物贝氏体第十九页，共53页。**

图5.9Fe-0.12C-3.0Mn-0.001B钢的粒状贝氏体（600×）

图5.10Fe-0.12C-2.8Mn钢的粒状组织（600×）

第二十页，共53页。**图5.11Fe-1.02C-3.5Mn-0.1V钢950℃加热、250℃×80min等温后淬火的柱状贝组织(a)光学照片(b)电镜照片第二十一页，共53页。**第二十二页，共53页。

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。第二十三页，共53页。**第二十四页，共53页。**第二十五页，共53页。**第二十六页，共53页。**

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）第二十七页，共53页。**

(a)40钢(b)T10钢图2.23奥氏体晶粒大小与加热速度的关系第二十八页，共53页。**第二十九页，共53页。**第三十页，共53页。**第三十一页，共53页。**第三十二页，共53页。**第三十三页，共53页。**第三十四页，共53页。**第三十五页，共53页。**第三十六页，共53页。调质后的表面淬火高频淬火火焰淬火第三十七页，共53页。2.渗碳钢和渗氮（氮化）钢第三十八页，共53页。**第三十九页，共53页。*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

光束模式

多模

放电方式

针板式放电；免维护

最大输出功率

7KW

额定输出功率

6KW

功率调节范围

0-7kW

功率不稳定度

≤±2%

电光转换效率

≥20%

一次充气运行时间

≥24h

运转噪音

≤65dB

光束直径

25mm，（窗口）

光束发散角

≤3mrad

光束指向稳定性

<0.2mrad

电力配置额定输出功率时总电力60KVA，三相380V±10%四线配置。

工作气体及气体消耗

N2：99.99%

CO2：99.99%

He：99.99%

外形尺寸(mm)2345（L）×1320（W）×2340（H）第四十页，共53页。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第四十一页，共53页。*第四十二页，共53页。*

第四十三页，共53页。*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第四十四页，共53页。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第四十五页，共53页。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第四十六页，共53页。但采取分段真空或者加设金属箔电子透过窗(厚25μm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。第四十七页，共53页。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≯1μm)，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。第四十八页，共53页。

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

第四十九页，共53页。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。第五十页，共53页。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，第五十一页，共53页。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(