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。
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）
材料表面改性方法
材料表面改性是指不改变材料整体（基体）特性，仅改变材料近表面
层的物理、化学特性的表面处理手段，材料表面改性也可以称为材料表
面强化处理。
现代材料表面改性目的：是把材料表面与基体看作为一个统一的系统
进行设计与改性，以最经济、最有效的方法改变材料近表面层的形态、
化学成份和组织结构，赋予新的复合性能，以新型的功能，实现新的工
程应用。现代材料表面改性技术就是应用物理、化学、电子学、机械
学、材料学的知识,对产品或材料进行处理，赋予材料表面减磨、耐
磨、耐蚀、耐热、隔热、抗氧化、防辐射以及声光电磁热等特殊功能的
技术。
分类：
1、 传统的表面改性技术：
表面热处理：通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金
属热处理工艺。表面淬火是表面热处理的主要内容，其目的是获得高硬
度的表面层和有利的内应力分布，以提高工件的耐磨性能和抗疲劳性
能。
表面渗碳：面渗碳处理:将含碳(0.1~0.25)的钢放到碳势高的环境介质中,通过让活性高的碳原子扩散到钢的内部,形成一定厚度的碳含量较高的渗碳层,再经过淬火\回火,使工件的表面层得到碳含量高的M,而心部因碳含量保持原始浓度而得到碳含量低的M,M的硬度主要与其碳含量有关,故经渗碳处理和后续热处理可使工件获得外硬内韧的性能.
2、60年代以来：传统的淬火已由火焰加热发展为高频加热
高频加热设备是采用磁场感应涡流加热原理，利用电流通过线圈产生磁
场，当磁场内磁力线通过金属材质时，使锅炉体本身自行高速发热，然
后再加热物质，并且能在短时间内达到令人满意的温度。
3、70年代以来：
化学镀：是指在不用外加电流的情况下,在同一溶液中使用还原剂使金
属离子在具有催化活性的表面上沉积出金属镀层的方法。
4、 近30年来：
热喷涂：热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属
或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层.它是利用某种热源（如电弧、等离
塞昼堡竺！堡 竺塞 堡垫 垄塑 室亘堕堡主 窒 电工材料２００８ Ｎｏ．３
低温等离子体技术在材料表面改性中的应用
唐恩凌 ，张 静２ａ刘明石
（１．沈阳理工大学装备工程学院，沈阳 １１０１６８；
２．中国石油锦西石化公司ａ．研究院；ｂ．碧海公司，辽宁葫芦岛 １２５００１）
摘要：概述了离子注入、离子刻蚀、离子束沉积等离子体表面处理技术的基本原理和最新进展，重点介
绍了低温等离子体表面改性技术在电工和微电子设备中的应用。
关键词：等离子体技术；表面改性；应用；材料
中图分类号：ＴＭ２０５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—８８８７（２００８）０３—００３８—０４
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｏｗ・ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｌａｓｍａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｉｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍ０ｄｉｆｉｃａｔｉ０ｎ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ
ＴＡＮＧ Ｅｎ－ｌｉｎｇ‘，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｇ ，ＬＩＵ Ｍｉｎｇ・ｓｈｉ
（】．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｌｉｇｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０１６８，Ｃｈｉｎａ
２．ａ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ０ｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ Ｊｉｎｘｉ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．．Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｈｕｌｕｄａｏ １２５００１．
Ｃｈｉｎａ ｂ．Ｂｉｈａｉ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ Ｊｉｎｘｉ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ
Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｈｕｌｕｄａｏ １２５００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｔｙｐｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ
ｐｌａｓｍａ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｓｕｃｈ ａｓ ｉｏｎ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ。ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ，ｉｏｎ ｂｅａｍ
