材料表面改性習(xí)題答案

第六章熱噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)什么是熱噴涂？依據(jù)所使用的熱源不同樣，能夠?qū)釃娡抗に嚪譃槟膬纱箢?？熱噴涂：采納各樣熱源將涂層資料加熱消融或半消融，高速氣體將其霧化，并在高速氣流的帶動下霧化粒子撞擊基材表面，冷凝后形成擁有某種功能的涂層。噴焊是用熱源將涂層資料重熔，涂層內(nèi)顆粒之間、涂層與基體之間形成無孔隙的冶金聯(lián)合。堆焊技術(shù)是將擁有必定使用性能的資料（線材或焊條）借助必定的熱源手段熔覆在基材表面，使基體表面擁有耐磨、耐蝕、耐熱等特別性能或使部件恢還原有形狀尺寸的工藝方法。熱噴涂技術(shù)的特色是什么？限制性是什么？熱噴涂的技術(shù)特色：可在各樣基材上制備各樣涂層；基材溫度低（30～200℃），熱影響區(qū)淺，變形?。煌繉雍穸确秶鷮挘?.5～5mm）；噴涂效率高，成本低；操作靈巧，可在不同樣尺寸和形狀的工件上噴涂；限制性：加熱效率低，噴涂資料利用率低，涂層與基體聯(lián)合強度低。熱噴涂涂層的結(jié)構(gòu)是什么？怎樣改良涂層結(jié)構(gòu)？涂層是由無數(shù)變形粒子互相交錯呈波濤式一層一層堆疊而成的層狀結(jié)構(gòu)。涂層中伴有氧化物等夾雜、未消融的球形顆粒，并存在部分孔隙，孔隙率0.025％－50％。改良涂層結(jié)構(gòu)的方法(1)采納高溫?zé)嵩?如激光熱源、等離子弧)、超音速噴涂、以及保護(hù)氛圍或低壓下噴涂，都能夠減少涂層中的氧化物夾雜平和孔，改良涂層的結(jié)構(gòu)和性能。(2)噴涂層的結(jié)構(gòu)還能夠經(jīng)過重熔辦理來改良，涂層中的氧化物夾雜和孔隙會在重熔中除去，涂層的層狀結(jié)構(gòu)會變?yōu)榫|(zhì)結(jié)構(gòu)，與基體的聯(lián)合強度也會提升。對熱噴涂資料有什么要求？熱牢固性好，在高溫焰流中不升華，不分解。較寬的液相區(qū)，使熔滴在較長時間內(nèi)保持液相。與基材有周邊的熱膨脹系數(shù)，以防備因膨脹系數(shù)相差過大產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。噴涂資料在熔融狀態(tài)下應(yīng)和基材有較好的濕潤性，以保證涂層與基材之間有優(yōu)秀的聯(lián)合性能。粉末固態(tài)流動性好，保證送粉的平均性。熱噴涂涂層與基體的聯(lián)合機理是什么？一般以為在涂層與基體之間機械聯(lián)合起主要作用，即熔融態(tài)的粒子撞擊到基材表面凹凸不平處，鋪展成扁平狀的液態(tài)薄層，這些覆蓋并緊貼基體表面的液態(tài)薄片，在冷卻凝結(jié)時縮短咬住凸出點而形成機械聯(lián)合。同時，其余幾種聯(lián)合機理（擴(kuò)散、冶金、物理聯(lián)合)也在不同樣程度地起作用，其程度受粉末的成分、表面狀態(tài)、溫度、熱物理性能等要素的影響。熱噴涂的工藝流程。什么是火焰噴涂？說明線材火焰噴涂和粉末火焰噴涂的工藝原理。此中預(yù)熱的目的是什么？火焰噴涂：用氧-乙炔氣體焚燒供給熱量加熱消融噴涂資料，經(jīng)過壓縮氣體霧化并加快噴涂資料，在基材表面聚積形成涂層。線材火焰噴涂原理：噴涂用線材送入噴槍后，由噴槍內(nèi)的驅(qū)動輪連續(xù)輸送到噴嘴，在噴嘴前端被同軸焚燒氣的火焰加熱而消融，此后被壓縮空氣霧化并加快，噴涂在基體表面。粉末火焰噴涂的工藝原理：用少許氣體將噴涂粉末輸送到噴槍的噴嘴前端，經(jīng)過燃?xì)饧訜?、消融并加快噴涂到集體表面。在噴嘴前端加上空氣帽，能夠壓縮焚燒焰流并提升噴涂速度。預(yù)熱目的：去除工件表面的水分；提升工件表面與熔粒的接觸溫度；降低涂層冷卻速度，減小涂層內(nèi)應(yīng)力?；鹧鎳娡康拈L處和不足是什么？長處：設(shè)施價錢低，操作簡單，噴涂設(shè)施輕巧簡單，可挪動，聚積效率高。不足：噴出顆粒速度較小，火焰溫度較低，孔隙好多，簡單氧化，涂層強度較低?；鹧鎳娡恐饕糜谑裁促Y料的噴涂？火焰噴涂的應(yīng)用：焰流溫度較低，一般用于金屬資料和塑料的噴涂。什么是電弧噴涂？電弧噴涂用于什么資料的噴涂？電弧噴涂：在兩根焊絲狀的金屬資料之間產(chǎn)生電弧，因電弧產(chǎn)生的熱使金屬焊絲漸漸消融，消融部分被壓縮空氣氣流噴向基體表面而形成涂層。噴涂資料限制于能制成絲的金屬和合金資料。電弧噴涂的特色是什么？1）熱效率高：電弧噴涂熱能利用率高達(dá)60％～70％。2）涂層密度（70～90％）：比火焰噴涂涂層致密，聯(lián)合強度比火焰噴涂高。3）因為電弧噴涂是兩絲同時送進(jìn)，所以噴涂效率高。4）火焰噴涂耗費的燃料費是電弧噴涂電費的幾十倍。5）結(jié)構(gòu)簡單，操作靈巧，資料價錢低，氣源單調(diào)，總的辦理成本低。什么是等離子噴涂？特色是什么？等離子噴涂：利用等離子弧的熱能將引入的噴涂粉末加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并在高速等離子焰的作用下，高速撞擊工件表面，并聚積在經(jīng)過粗拙辦理的工件表面形成很薄的涂層。特色：等離子噴涂和等離子噴焊的差別是什么？等離子噴焊采納的等離子弧和等離子噴涂的有差別。等離子噴涂等離子弧焰流溫度高，適合噴涂高熔點資料。涂層密度可達(dá)85~98％，聯(lián)合強度高達(dá)35～70Mpa，噴涂質(zhì)量遠(yuǎn)優(yōu)于火焰噴涂層。與其余涂層技術(shù)比較，等離子噴焊技術(shù)的主要特色：生產(chǎn)效率高。稀釋率低(～5％)。工藝?yán)喂绦院?，易實現(xiàn)自動化。噴焊層平展，成分平均，可獲取0.25~8mm隨意厚度噴焊層。爆炸噴涂最大的特色是什么？射流速度高噴涂工藝的選擇原則？1）對涂層結(jié)協(xié)力要求不高，噴涂資料熔點<2500℃，可采納火焰噴涂。2）對涂層性能要求較高，噴涂高熔點資料時，應(yīng)采納等離子噴涂。3）工程量大的金屬噴涂施工最好采納電弧噴涂。4）要求高結(jié)協(xié)力、低孔隙度的金屬、合金及以某些金屬陶瓷涂層可采納超音速火焰噴涂。5）關(guān)于批量大的工件，宜采納自動噴涂。熱噴焊的基本特色是什么？特色：用熱源將涂層資料重熔，涂層內(nèi)顆粒之間、涂層與基體之間形成無孔隙的冶金聯(lián)合。比較熱噴涂、熱噴焊和堆焊技術(shù)的異同點。熱噴焊工藝與熱噴涂工藝的差別:(1)工件表面溫度：噴涂時工件表面溫度<250℃；噴焊要>900℃。(2）聯(lián)合狀態(tài)：噴涂層以機械聯(lián)合為主；噴焊層是冶金聯(lián)合。(3）粉末資料：噴焊用自熔性合金粉末，噴涂粉末不受限制。(4）涂層結(jié)構(gòu)：噴涂層有孔隙，噴焊層平均致密無孔隙。(5）承載能力：噴焊層可承受沖擊載荷和較高的接觸應(yīng)力。堆焊與熱噴焊的比較：熱噴焊也屬于堆焊技術(shù)的范圍，但是熱噴焊采納的是粉末填補資料，而堆焊一般采納線材或焊條；堆焊的熔敷效率比熱噴焊高，但稀釋率比熱噴焊大得多。堆焊技術(shù)比熱噴涂、熱噴焊技術(shù)更為成熟。第十章氣相聚積技術(shù)什么是物理氣相聚積和化學(xué)氣相聚積？物理氣相聚積分為哪幾類？物理氣相聚積：在真空條件下，利用各樣物理方法，將鍍料氣化成原子、分子或使其離子化為離子，直接聚積到基體表面上的方法。化學(xué)氣相聚積：把含有組成薄膜元素的一種或幾種化合物、單質(zhì)氣體供給基體，借助氣相作用或在基體表面上的化學(xué)反響在基體上制得金屬或化合物薄膜的方法。物理氣相聚積分為真空蒸鍍、濺射鍍膜、離子鍍膜什么是真空蒸發(fā)鍍膜？真空蒸鍍：在真空條件下，用加熱蒸發(fā)的方法使鍍料轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?，此后凝集在基體表面的方法。依據(jù)蒸起源的不同樣，能夠把真空蒸發(fā)鍍膜分為哪幾各樣類？每各樣類的優(yōu)缺點是什么？電阻加熱蒸鍍長處：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，造價便宜；缺點：蒸起源資料會成為雜質(zhì)污染膜料；加熱所能達(dá)到的最高溫度有限；加熱器的壽命也較短。電子束加熱蒸鍍長處：對高、低熔點的膜料都能合用；防備了坩堝資料對膜料的玷污。缺點：化合物部分分解和電離，將對薄膜的結(jié)構(gòu)和物理性能產(chǎn)生影響；體積較大，需要調(diào)整的部分或好多。高頻感覺加熱蒸鍍長處：此法主要用于鋁的大批蒸發(fā)，獲取的膜層純凈并且不受帶電粒子的傷害。缺點：不能夠?qū)釄暹M(jìn)行去氣，不易對輸入功率進(jìn)行微調(diào)，難以防備坩鍋的污染。激光蒸鍍法長處：能蒸發(fā)任何高熔點資料；簡化了真空室內(nèi)部的空間部署；缺點：制作大功率連續(xù)式激光器的成本較高。什么是濺射鍍膜？簡要說明二極濺射鍍膜的過程。在真空室中，利用荷能粒子轟擊資料表面，使其原子獲取足夠的能量而濺出進(jìn)入氣相，此后在工件表面聚積的過程。工作時先抽真空，再通氬氣，使真空室內(nèi)達(dá)到濺射氣壓。接通電源，陰極靶上的負(fù)高壓在兩極間產(chǎn)生輝光放電并成立起一個等離子區(qū)。此中帶正電的氬離子在陰極周邊的電場作用下，加快轟擊陰極靶，使靶物質(zhì)表面濺射，并以分子或原子狀態(tài)聚積在基片表面。什么是磁控濺射？聯(lián)合它的基本源理說明它有什么長處？磁控濺射：在陰極靶面上成立一個環(huán)狀磁靶，以控制二次電子的運動。長處：高速，高速是指聚積速率快；磁控濺射的鍍膜速率與二極濺射比較提升了一個數(shù)目級。低平和低傷害，基片的溫升低、對膜層的傷害小。高速和高效的原由，二次電子在靶周邊作循環(huán)運動，行程足夠長，電子與氣體原子的碰撞幾率高；其他，工作氣壓降低，減少了對濺射出來的原子或分子的碰撞。與真空蒸鍍比，濺射鍍有哪些特色？結(jié)協(xié)力高；簡單獲取高熔點物質(zhì)的膜；能夠在較大面積上獲取均一的薄膜；簡單控制膜的組成；能夠長時間地連續(xù)運行；有優(yōu)秀的再現(xiàn)性；幾乎可制造全部物質(zhì)的薄膜什么是離子鍍？離子鍍的過程包含哪幾個過程？簡述它的基本源理。離子鍍是在真空條件下，借助于惰性氣體的輝光放電使被蒸發(fā)物質(zhì)部分別化，被蒸發(fā)物質(zhì)離子經(jīng)電場加快后對帶負(fù)電荷的基體轟擊的同時把蒸發(fā)物或其反響物聚積在基體上。過程包含鍍膜資料的受熱，蒸發(fā)，離子化和電場加快聚積等過程。見書P230最后一段很長離子鍍有哪些特色？①粘著力強；②均鍍能力好；③被鍍基體資料和鍍層資料可寬泛搭配；④工藝無污染化學(xué)氣相聚積的過程是什么？反響氣體擴(kuò)散至工件表面；反響氣體分子被基材表面吸附；在基材表面產(chǎn)生化學(xué)反響，形核等；生成物由表面解吸；生成物從基材表面擴(kuò)散走開。10.從溫度、潔凈度、鍍層厚度、繞鍍性、安全性等方面比較PVD和CVD技術(shù)。溫度：CVD法的工藝溫度超出了高速鋼的回火溫度，用CVD法鍍制的高速鋼工件，一定進(jìn)行鍍膜后的真空熱辦理，以恢復(fù)硬度。鍍后熱辦搭理產(chǎn)生不允許的變形。潔凈度：CVD工藝對進(jìn)入反響器工件的潔凈要求比PVD工藝低一些，因為附著在工件表面的一些臟東西很簡單在高溫下燒掉。其他，高溫下獲取的鍍層聯(lián)合強度要更好些。鍍層厚度：CVD鍍層經(jīng)常比各樣PVD鍍層略厚一些，前者厚度在7.5μm左右，后者平時不到2.5μm厚。繞鍍性：CVD擁有很好的繞鍍性，除去支承點以外，所有表面都能完好鍍好，甚至深孔、內(nèi)壁也可鍍上。PVD因為氣壓較低，繞鍍性較差，所以工件反面和側(cè)面的鍍制收效不理想。安全性：PVD是一種完好沒有污染的工序。而CVD的反響氣體、反響尾氣都可能擁有必定的腐化性，可燃性及毒性，所以對設(shè)施、環(huán)境、操作人員都一定采納必定的舉措加以防備。什么是分子束外延？它與真空蒸發(fā)鍍膜比較有什么不同樣？分子束外延一種制備單晶薄膜的新技術(shù)，在適合的襯底上，適合的條件下，沿襯底本來的結(jié)晶軸向生成一層晶格結(jié)構(gòu)完好的新單晶層的制膜方法。不同樣：分字束外延是將真空蒸發(fā)鍍膜加以改變和提升形成的成膜技術(shù)，超高真空，能生長單晶并能正確地控制膜厚、組分和混雜。分子束外延的優(yōu)缺點？長處：可嚴(yán)格控制生長過程和生長速率，實現(xiàn)了原位實時監(jiān)測；生長速率低；膜的組分和混雜濃度可隨著源的變化而快速調(diào)整；外延薄膜質(zhì)量好，面積大而平均；晶體的生長溫度較低；能夠生長用熱平衡生長方法難以獲取的薄膜。缺點：生長時間過長，不適于大規(guī)模生產(chǎn)；設(shè)施昂貴，保護(hù)花費高；察看系統(tǒng)遇到蒸發(fā)分子的污染，而察看系統(tǒng)自己也成為節(jié)余氣體的發(fā)生源。第十一章高能束表面改性什么是激光熔覆技術(shù)？有哪些長處？激光熔覆：用激光在基體表面熔覆一層薄的擁有特定性能的資料，以改良其表面性能的工藝。長處：熔覆層稀釋率低，且能夠精準(zhǔn)控制；冶金聯(lián)合；加熱速度很快；熱變形較??；熔覆層尺寸大小和地點可精準(zhǔn)控制；對環(huán)境無污染，無輻射，低噪聲。什么是激光表面合金化技術(shù)？它與激光熔敷比較有哪些不同樣？激光合金化：利用激光束將一種或多種合金元素快速熔入基體表面，進(jìn)而使基體表層擁有特定的合金成分的技術(shù)。激光表面合金化要求基材的消融程度很高，要獲取相同尺寸的表面改性層，需要的能量密度比激光熔覆大得多。什么是激光引誘化學(xué)反響聚積技術(shù)？激光引誘化學(xué)反響聚積技術(shù)先將基片預(yù)置于充滿活性氣體的反響室中，此后采納激光束照耀基板，引誘化學(xué)反響發(fā)生并聚積出薄膜的過程。什么是激光沖刷技術(shù)？它有哪些特色？用功率密度很高（108~1011w/cm2）的激光束，在極短的脈沖持續(xù)時間內(nèi)10-9~10-3s）照耀金屬表面使表面的污物、顆粒、銹斑也許涂層等附著物很快氣化，進(jìn)而達(dá)到潔凈化的工藝過程。特色：（1）完好的“干式”沖刷過程。（2）清楚的對象范圍很廣。（3）合用于幾乎所有固體基材，并幾乎不傷害基材。（4）實現(xiàn)自動化遠(yuǎn)距離操作，安全方便。什么是離子注入技術(shù)？它有哪些特色？離子注入技術(shù)：在離子注入機中把各樣所需的離子加快成擁有幾萬甚至百萬電子伏特能量的載能束，并注入金屬固體資料的表面層。離子注入的特色：周期表上的任何元素，都可注入任何基體資料；可獲取用其余方法得不到的新合金相；離子注入層與基體聯(lián)合牢固；易于精準(zhǔn)控制注入離子的濃度散布；工件表面無形變、無氧化；可有選擇地改變基體資料的表面能量，并在表面內(nèi)形成壓應(yīng)力。簡述離子注入的加強機理。固溶加強效應(yīng)、晶粒細(xì)化效應(yīng)、晶格傷害效應(yīng)、彌散加強效應(yīng)、晶格變換效應(yīng)壓應(yīng)力效應(yīng)什么是