材料表面改性技术与涂层技术
课程测试作业
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第一部分 各种表面工程技术原理、特点及应用比较
常见的表面工程技术主要有离子注入、激光表面处理、高温扩散渗入、化学转化处理、电镀、物理气相沉积、化学气相沉积、热浸镀、热喷涂、喷焊等。下面我主要就以上表面工程技术进行分开论述，并对其加以比较。
一、离子注入
真空中的一束离子束高速射向另一块固体材料时，离子束会把固体材料的原子或分子撞出固体材料表面，这个现象叫做溅射；而当离子束射到固体材料时，从固体材料表面弹了回来，或者穿出固体材料而去，这些现象叫做散射；另外有一种现象是，离子束射到固体材料以后，受到固体材料的抵抗而速度慢慢减低下来，并最终停留在固体材料中，这一现象就叫做离子注入。
离子注入技术又是近30年来在国际上蓬勃发展和广泛应用的一种材料表面改性高 新技术。其基本原理是：用能量为100keV量级的离子束入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。此项高新技术由于其独特而突出的优点，已经在半导体材料掺杂，金属、陶瓷、高分子聚合物等的表面改性上获得了极为广泛的应用，取得了巨大的经济效益和社会效益。
二、激光表面处理技术
激光表面处理技术是融合了现代物理学、化学、计算机、材料科学、先进制造技术等多学科技术的高新技术，包括激光表面改性技术、激光表面修复技术、激光熔覆技术、激光产品化技术等，能使低等级材料实现高性能表层改性，达到零件低成本与工作表面高性能的最佳组合，为解决整体
强化和其它表面强化手段难以克服的矛盾带来了可能性，对重要构件材质与性能的选择匹配、设计、制造产生重要的有利影响，甚至可能导致设计和制造工艺的某些根本性变革。
在零件表面形成细小均匀、层深可控、含有多种介稳相和金属间化合物的高质量表面强化层，大幅度提高表面硬度、耐磨性、耐蚀性和抗疲劳的能力以及制备特殊的功能表层。 强化层与零件本体形成最佳冶金结合，解决许多传统表面强化技术难以解决的技术关键。 依靠零件本体热传导实现急冷，无需冷却介质，而实现相变硬化和熔凝硬化。 与各种传统热处理技术相比具有最小的变形，可以用处理工艺来控制变形量。 可进行灵活的局部强化，根据需要，可处理零件的特定部位以及其它方法难以处理的部位。一般无需真空条件，即使在进行特殊的合金化处理时，也只需吹保护性气体即可有效防止氧化及元素烧损。配有计算机控制的多维运动工作台的现代大功率激光器，特别适用于生产率很高的机械化、自动化生产，生产效率高、加工质量稳定可靠、成本低，经济效益和社会效益好。
激光束表面改性技术
摘要：激光束表面改性技术在改善材料表面性能,提高材料使用寿命方面具有突出的优越性。它作用于材料表面使得材料的表面性能得到了明显的提高，随着研究的深入和技术的逐渐成熟，表面改性技术在工业领域中的应用越来广泛，目前进行材料表面改性的工艺有激光相变硬化、激光熔覆、激光合金化、激光非晶化、激光冲击硬化，本文就其工艺方法进行了综述。
一、引言
激光表面处理技术的研究始于20世纪60年代，但是直到20世纪70年代初研制出大功率激光器之后，激光表面处理技术才获得实际的应用。它是将现代物理学、化学、计算机、材料科学、先进制造技术等多方面的成果和知识结合起来的高新技术，用激光的高辐射亮度，高方向性，高单色性特点，以非接触性的方式加热材料表面，借助于材料表面本身传导冷却, 使金属材料表面在瞬间被加热或熔化后高速冷却，来实现其表面改性的工艺方法。
二、激光相变硬化
激光表面相变硬化又称激光淬火，它是以104～105W/cm2高能功率密度的激光束作用在工件表面，以105～106℃/s的加热速度，使受激光束作用的工件表面部位温度迅速上升到相变点以上，形成奥氏体，并通过仍处于冷却态的基体与加热区之间形成的极高的温度梯度的热传导，一旦激光停止照射，则以105℃/s的速度冷却，实现自冷淬火，形成表面相变硬化层。
三、激光熔覆
激光熔覆是采用激光束加热熔覆材料和基材表面，使所需的特殊材料熔焊于工件表面的一种新型表面改性技术。这项技术始于1974年, Gnanamuthu申请了激光熔覆一层金属于金属基体的熔覆方法专利[3]。经过二十几年的发展, 激光熔覆已成为材料表面工程领域的前沿和热门课题。影响激光熔覆的因素主要有熔覆材料的原始成分、基体材料成分、熔覆的工艺参数。激光熔覆技术示意图见图1
1.短型光束或高斯型光束2.气动送粉3.测量孔4.振动器
5.粉末漏斗箱6.二氧化碳气体激光束高频振动7样品运动
8.样品9.熔覆厚度10.熔覆层
河南机电高等专科学校先进制造技术论文
先进制造技术课程论文
论文题目：［高速齿轮表面改性工艺方法研究］
系 部： 机械工程系
专 业： 机械制造与制动化
班 级： 机制103
学生姓名：
学 号： 100114314
2012年 10 月 10 日
摘 要
齿轮表面改性技术对于齿面强化，延长齿轮的使用寿命和发展新型齿轮加工技术具有重要的意义．齿轮传动具有传动比准确，传递运动工作可 靠，传动平稳效河南机电高等专科学校先进制造技术论文
2 率高，机构紧凑，使用寿命长等优 点，在许多行业得到广泛使用．齿轮工作时的运动 和受力情况非常复杂，由此产生的损伤形式多样， 比较常见且对其能影响较严重的损伤有3种：断 齿、破坏性胶合和破坏性点蚀_l ．因此，要求齿轮
的整体具有高的弯曲疲劳强度，心部要求高的强度 和冲击韧性，齿面要求高硬度、高耐磨性和一定的 耐腐蚀性．德国权威机构曾对涉及各行各业的齿轮传动失效实例进行过调查研究，发现因齿轮表面失 效而引起的齿轮传动副失的数量约占所调查对 象总数的．因此，提高齿轮表面强度已成为 提高齿轮传动副的可靠性和延长其使用寿命的有 效途径．为了达到这一目的，必须对齿轮进行表面
强化处理．除采用常规表面热处理手段外，日益成 熟的各种表面强化新技术也获得了广泛应用．目 前，齿轮表面强化处理技术主要有渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗金属、激光表面强化、热喷涂等
关键字：齿轮 表面改性 现代表面技术
一、表面改性技术：
表面技术是指采用某种工艺手段使材料表面获得与其基体材料的组织结构、性能不同的一种技术。材料经表面改性处理后，既能发挥基体材料的力学性能，又能使材料表面获得各种特殊性能（如耐磨，耐高温，合适的射线吸收、辐射和反射能力，超导性能，润滑，绝缘，储氢等）
11.4 陶瓷表面改性技术
11.4.1 传统陶瓷表面改性技术
11.4.2 特种陶瓷表面改性技术
习题与思考题
参考文献
2.1 表面涂层法
2.1.1 热喷涂法
2.1.2 冷喷涂法
2.1.3 溶胶凝胶涂层
2.1.4 多弧离子镀技术
2.2 离子渗氮技术
2.2.1 离子渗氮的理论
2.2.2 离子渗氮技术的主要特点
2.2.3 离子渗氮的设备和工艺
2.2.4 技术应用
2.3 阳极氧化
2.3.1 铝和铝合金的阳极氧化
2.3.2 铝和铝合金的特种阳极氧化
2.3.3 铝和铝合金阳极氧化后的封闭处理
2.3.4 阳极氧化的应用
2.4 气相沉积法
2.4.1 化学气相沉积
2.4.2 物理气相沉积法
2.5 离子束溅射沉积技术
2.5.1 离子源
2.5.2 技术方法
2.5.3 应用
11.4.2 特种陶瓷表面改性技术
3.1 离子注入技术
3.1.1 离子注入技术原理
3.1.2 金属蒸气真空离子源(MEVVA)技术
3.1.3 离子注入对陶瓷材料表面力学性能的影响
3.2 等离子体技术
3.2.1 脉冲等离子体技术
3.2.2 等离子体辅助化学气相沉积 3.2.3 双层辉光等离子体表面合金化
3.3 激光技术
3.3.1 激光表面处理技术的原理及特点
3.3.2 激光表面合金化
3.3.3 激光化学气相沉积
3.3.4 准分子激光照射技术
3.4 离子束辅助沉积
3.4.1 基本原理
3.4.2 IBAD设备简介
3.4.3 IBAD工艺类型与特点
3.4.4 IBAD过程的影响因素
3.4.5 IBAD技术的应用
参考文献
4 传统陶瓷的表面装饰及改性
4.1 陶瓷表面的抗菌自洁性能
4.1.1 抗菌剂种类及其抗菌机理
