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第四章材料表面技术.ppt


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材料工艺基础
第四章材料表面技术
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材料工艺基础(材料表面技术)
概述
材料表面工程技术是指通过物理、化学工艺方法使材料表面具有与基体材料不同的组织结构、化学成分和物理状态,从而使经过处理后的表面具有与基体材料不同的性能。
工程意义:
经表面处理后的材料,其基体材料的化学成分、显微组织和性能并未发生变化,但其表面却具有特殊的组织和性能,如耐磨性、耐蚀性、耐热性、导电性、电磁特性、光学性能等。
工程意义:
可以利用相对廉价的基材,通过表面改性,达到采用整体材料同样的使用效果,满足服役需要,降低工件的材料成本。
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材料工艺基础(材料表面技术)
表面工程技术分类
原子沉积物:原子在基体上凝聚,然后成核、长大最终形成薄膜,被吸附的原子处于快冷的非平衡态,沉积层中有大量结构缺陷,沉积层常和基体反应生成复杂的界面层。电镀、真空蒸镀、溅射、离子镀、化学气相沉积、分子束外延等
粒状沉积物:熔化的液滴或细小的固体颗粒在外力作用下于基体材料表面凝聚、沉积或烧结,涂层的显微结构取决于颗粒的凝固或烧结情况。如:火焰喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂、搪瓷釉等
整体涂层:将欲涂敷的材料于同一时间加于基体材料表面。如:涂漆、包覆金属、静电喷涂、浸渍涂层等
表面改性:用离子处理、热处理、机械处理及化学处理等方法处理材料表面,改变材料表面的组织结构和性能。如:化学转化膜、熔盐镀、喷丸强化、离子注入、激光处理、离子氮化等
分类Ⅰ-根据沉积物的尺寸
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材料工艺基础(材料表面技术)
分类Ⅱ-根据组织结构、成分和性能
表面组织强化:改善表面的显微组织
表面合金化:改善表面合金成分
薄膜改性:沉积到表面上形成薄膜
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材料工艺基础(材料表面技术)
分类Ⅲ-根据工艺特点
表面热处理
表面机械强化处理
气相沉积镀膜
热喷涂
高能束表面处理
电镀、化学镀
其他
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材料工艺基础(材料表面技术)
气相沉积技术
在真空下用各种方法获得的气相原子或分子在基体材料表面沉积以获得薄膜的技术。
适合于制备超硬、耐蚀、耐热、抗氧化薄膜;磁记录、信息存储、光敏、热敏、超导、光电转换等功能材料;装饰性薄膜;
分类:物理气相沉积PVD
化学气相沉积CVD
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材料工艺基础(材料表面技术)
物理气相沉积(PVD)
PVD技术的应用实例:
耐磨,减摩,耐腐蚀,装饰或兼具二种及以上功能
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材料工艺基础(材料表面技术)
Coating of blades
Coating of vane
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材料工艺基础(材料表面技术)
Process chamber with EB guns, crucibles and parts to be coated in the vapor cloud
Loading chamber of an EB/PVD system, Complex substrate motions ensure a controlled thickness distribution
Operator’s cockpit at an EB/PVD-production coater
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材料工艺基础(材料表面技术)
The arc evaporation PVD coating process takes place in a vacuum chamber.
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材料工艺基础(材料表面技术)

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