第9章 高能束表面改性技术-用
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材料表面改性的研究现状及其应用在工业生产和科技研究中,表面改性技术被广泛应用于各种材料的表面处理和改性上,它可以对材料表面的化学、物理和电学性质进行调整,提高材料的机械强度、磨损性、耐腐蚀性、导电性等特性。
本文将介绍当前材料表面改性研究的现状和应用。
一、材料表面改性原理与分类材料表面改性技术的主要目的是通过氧化、还原、质子化、离化等反应,将功能性基团引入材料表面,或改变表面化学状态以达到改善材料性能的目的。
常用的表面改性技术有:1. 化学方法:包括化学还原、化学氧化、化学镀等;2. 物理方法:包括离子注入、等离子体处理、热处理、高能束处理等;3. 生物方法:包括基因工程、酶、激素等的作用。
二、材料表面改性的应用领域材料表面改性技术已经在许多领域中得到了广泛的应用,下面就几个方面来进行说明:1. 质量控制:材料表面改性技术可以提高材料表面的质量,利用化学、物理等方法对材料进行改性处理,提高污染防护和机械抗性等性能,使产品质量更为稳定。
2. 自清洁:在低温等离子处理的作用下,可形成亲水性表面,使污染和尘土更容易被清洁,这种技术被广泛应用于颜料、涂装、医用材料、航空航天、塑料和玻璃等领域。
3. 材料保护与涂装:材料表面改性技术可以有效保护材料,包括防坑、防腐和防水等功能,并能应用于汽车、造船、航空航天等领域。
4. 生物医用:这种方法可通过蛋白质或聚合物材料的修饰获得优良的表面生物相容性,以应用于生物医学领域,如假肢、医用材料等。
三、材料表面改性存在的问题施工技术:材料表面改性需要高精准度的施工技术和相关技术的支持。
精准的施工技术对表面改性效果的影响非常大。
研究人员还需要研究新的改性技术、改善当前技术的可靠性、效率等方面的问题。
应用难以掌握:虽然材料表面改性应用范围广泛,但是只有在对应用程序的了解和协调上取得一定的经验和认识,才能随时解决问题并提供可能的解决方案。
四、结论材料表面改性技术的发展已经成为当前科技和产业内最为重要的领域之一。
聚合物材料的表面改性方法聚合物材料是一类具有广泛应用前景的材料,具有质轻、高强度、耐腐蚀等特点。
然而,由于其表面的化学稳定性较差,导致其在某些特殊环境下容易受到损伤。
为了改善聚合物材料的性能,人们通过表面改性方法对其进行处理,并赋予其更多的功能。
本文将介绍一些常见的聚合物材料的表面改性方法。
物理气相沉积(PVD)是一种常见的表面改性方法。
通过将金属等材料以适当的气氛转变为气体态,然后使其在高真空环境中与聚合物材料表面发生反应,从而形成一层新的材料。
PVD能够显著提高聚合物材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
此外,PVD还可以通过控制沉积参数来调节材料层的粗糙度和结构,从而实现对材料性能的精确调控。
化学沉积是另一种常见的聚合物表面改性方法。
化学沉积利用化学反应使金属或其他材料以原子或分子的形式沉积在聚合物材料的表面上。
与物理气相沉积不同,化学沉积可以在常压或低压下进行。
化学沉积能够根据反应条件的不同,形成不同厚度、形貌和成分的材料层,从而使聚合物表面的性能得到改善。
例如,通过化学沉积薄层二氧化硅,可以增强聚合物材料的耐候性和耐磨性。
离子注入是一种通过将离子注入到聚合物表面来改变其性能的方法。
离子注入可以显著改变聚合物的化学结构和表面性质,从而实现对材料性能的调节。
通过控制注入的离子种类和能量,可以使聚合物材料表面发生化学反应,形成新的摩擦性能、光电性能等。
离子注入方法具有对材料表面改性效果持久、成本低廉等优点,因此得到了广泛应用。
高能束流 (EB) 辐照是一种利用电子束对聚合物材料进行表面改性的方法。
在高能束流辐照下,能量较高的电子束穿透聚合物材料,与其分子相互作用,从而引发一系列化学反应。
这些反应可以引起预期的表面改性效果,如增加表面粗糙度、提高耐久性和改善光学性能等。
由于高能束流辐照能够实现材料的局部改性,因此在一些特定应用中得到了广泛应用。
总之,聚合物材料的表面改性是提高其性能的重要途径。
通过物理气相沉积、化学沉积、离子注入和高能束流辐照等方法,可以赋予聚合物材料更多的功能性和改善其性能。
先进制造技术复习题一、填空题1.先进制造技术包含主体技术群、支撑技术群和制造技术环境三个技术群。
2.先进制造基础技术的特点除了保证优质、高效、低耗外,还应包括无污染。
3.微细加工中的三束加工是指电子束,离子束,激光束。
4.绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下,综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。
5.超高速机床主轴的结构常采用交流伺服电动机内置式集成结构,这种主轴通常被称为空气轴承主轴。
6.快速原型制造常用的工艺方法光固化成形,叠层实体制造,选择性激光烧结,熔融沉积制造。
7.虚拟制造技术是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持,在产品设计或制造系统的物理实现之前,就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态,从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。
8.大规模集成电路的微细制作方法有外延生长,氧化,光刻,选择扩散,真空镀膜。
9.优化设计的两个前提条件以数学规划为理论基础,以计算机为基础。
10.快速原型制造技术的熔丝沉积成形法通常采用的原材料是热塑性材料。
,和绿色1.高速加工机床的进给系统机构大多采用(a)a.直线电机b.滑动丝杠传动机构c.摩擦传动机构2.机床进给伺服系统常用的检测角位移的原件是(d)a.感应同步器;b.光栅;c.容栅;d.脉冲编码器3.ERP的含义是(c)a.制造资源计划b.物料需求计划c.企业资源计划d.产品数据管理4.下列哪种说法不符合绿色制造的的思想(c)a.对生态环境无害b.资源利用率高,能源消耗低c.为企业创造利润5.计算机集成制造技术强调(c)a.企业的经营管理b.企业的虚拟制造c.企业的功能集成6.FMS非常适合(c)a.大批大量生产方式b.品种单一、中等批量生产方式c.多品种、变批量生产方式7.在进行纳米级测量非导体的零件表面形貌时,常采用的测量仪器为(c)a.光学显微镜b.扫描隧道显微镜c.原子力显微镜8.光刻加工的工艺过程为:(c)a.①氧化②沉积③曝光④显影⑤还原⑦清洗b.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦扩散c.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦还原9.光刻加工采用的曝光技术中具有最高分辨率的是(c)a.电子束曝光技术b.离子束曝光技术c.X射线曝光技术10.硅微体刻蚀加工和硅微面刻蚀加工的区别在于(a)a.体刻蚀加工对基体材料进行加工,而面刻蚀加工不对衬底材料进行加工;b.体刻蚀加工不对基体材料进行加工,而面刻蚀加工对衬底材料进行加工;c.体刻蚀加工可获得高纵横比的结构,而面刻蚀加工只能获得较低纵横比的结构;11.工业机器人有多种分类方式,下列不属于按驱动方式分类的是(d)a.气压传动机器人;b.液压传动机器人;c.电器传动机器人;d.智能机器人;12.在进行纳米级测量两个导体的表面形貌时,常采用的测量仪器为(b)a.电镜b.扫描隧道显微镜c.图像处理技术13.微细加工技术中的刻蚀工艺可分为下列哪两种(b)a离子束刻蚀、激光刻蚀b.干法刻蚀、湿法刻蚀c.溅射加工、直写加工14.衡量机器人技术水平的主要指标是(a)a.自由度b.工作空间c.提取重力d.运动速度15.a.集中控制方式b.主从控制方式c.分散控制方式d.点位式16.CIMS的两个支撑子系统是(c)a.工程设计自动化子系统、管理信息子系统;b.制造自动化子系统、质量保证子系统c.计算机网络子系统、数据库子系统17.下列不是制造自动化分系统的是(a)1、先进制造技术的概念先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁灵活生产,提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
高能束焊接技术的发展和应用随着制造业的不断发展,高能束焊接技术逐渐成为一种越来越重要的工艺。
高能束焊接技术是一种利用高能量的电子、光子或离子束来完成焊接、切割和表面改性等工艺的技术。
它具有焊接速度快、能量密度高、变形小等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子工业、医疗器械等领域。
高能束焊接技术的发展可以追溯到上世纪五十年代,当时主要应用于核工业领域。
随着国际间高能束技术的研究交流,高能束技术也逐渐得到了广泛的应用和发展。
在航空航天领域,高能束焊接技术可以用来制造航天器发动机、飞行器发动机喷气喉等重要部件。
在船舶制造领域,高能束焊接技术可以大幅缩短船体建造周期,提高船体质量和疲劳寿命。
在汽车制造领域,高能束焊接技术可以用来制造汽车车身和发动机等部件。
在电子工业领域,高能束焊接技术可以用来制造电子元器件、太阳能电池板等产品。
在医疗器械领域,高能束技术可以用来制造医疗器械的金属部件。
高能束技术的原理是利用高能量的电子、光子或离子束来加热和熔化工件表面,在保持焊接部位几乎不变形的同时完成焊接。
高能束焊接技术的能量密度极高,可以达到几千万到几亿焦/毫米,因此可以在很短的时间内完成焊接过程。
高能束焊接技术通常包括电子束焊、激光焊和离子束焊三种。
在这三种方法中,激光焊是应用最广泛的一种方法。
激光焊接可以完成多种材料的焊接,包括金属、塑料、玻璃等。
高能束焊接技术的应用带来了许多好处:首先,高能束焊接技术可以大大缩短制造周期和提高生产效率。
其次,在高能束焊接技术中,焊接区域的热影响区较小,因此可以减少材料的变形。
此外,高能束焊接技术还可以提高焊缝的质量,减少焊接缺陷和气孔等缺陷的产生。
然而,高能束焊接技术也存在一些局限性,例如高能束焊接设备的成本较高,操作难度较大,需要高技能人才进行操作等。
此外,大多数高能束焊接技术对材料的要求较高,材料的种类、大小等要求比较严格。
综上所述,高能束焊接技术是一种极具发展潜力的技术。
金属材料表面改性技术及其在防腐蚀方面的应用研究随着科学技术的不断发展和工业化进程的推进,金属材料在各个领域中扮演着重要的角色。
然而,金属材料的表面往往容易受到腐蚀的侵袭,严重影响了它们的使用寿命和性能。
因此,研究金属材料表面改性技术,并将其应用于防腐蚀方面,具有重要的意义。
一、表面改性技术的分类表面改性技术是指通过改变金属材料表面的组织结构、化学组成或物理性能,以达到提高其耐腐蚀性能的目的。
目前,常用的表面改性技术主要包括表面涂层、表面合金化、表面硬化和表面模拟处理等。
1. 表面涂层表面涂层是一种常见的表面改性技术,通过在金属材料表面形成一层保护性的涂层,起到隔绝金属表面与外界介质的作用,有效防止腐蚀。
常见的表面涂层材料有有机涂层、无机涂层和陶瓷涂层等。
其中,陶瓷涂层由于其高硬度和耐高温的特点,被广泛应用于抗腐蚀领域。
2. 表面合金化表面合金化是通过在金属材料表面加工形成新的化合物或合金层,改变其表面性能。
常用的表面合金化方法有化学合金化、电化学合金化和物理合金化等。
通过表面合金化,可以增强金属材料的耐盐雾腐蚀性能、耐高温氧化性能等。
3. 表面硬化表面硬化是通过加工或热处理等方法,在金属材料表面形成一层具有高硬度的硬化层。
这种硬化层不仅可以增强金属材料的强度和硬度,还可以提高其抗腐蚀性能。
常见的表面硬化方法有淬火、焊接热影响区调质、表面强化和高能束流处理等。
4. 表面模拟处理表面模拟处理是一种新型的表面改性技术,通过模拟自然界中金属材料的表面形貌和微结构,提高其表面的腐蚀性能。
这种方法主要包括等离子体模拟处理、雷射表面处理和电子束表面处理等。
二、表面改性技术在防腐蚀方面的应用研究表面改性技术在防腐蚀方面具有重要的应用价值。
下面以两种常见的表面改性技术为例,论述其在防腐蚀方面的应用研究。
1. 表面涂层技术在防腐蚀中的应用表面涂层技术是一种简单有效的防腐蚀方法。
例如,在冶金工业中常用的电镀技术,可以制备出具有较好耐腐蚀性能的金属表面。
激光表面改性技术及其应用综述德耀(理工大学材料学院,100081)摘要:激光表面改性技术是一种独特而有效的表面处理技术,在工业生产中应用广泛。
本文简单介绍了激光表面改性的特点,特别是激光表面淬火、激光表面溶凝、激光合金化和激光熔覆技术的特点和应用,最后指出了激光表面改性技术存在的问题和发展前景。
关键词:激光表面改性技术;激光表面淬火;激光表面溶凝;激光合金化;激光熔覆技;应用Technology of Laser Surfacing Modificationand It’s Application are ReviewLi Deyao(Department of Materials, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081)Abstract: Laser surface modification is a special and effective way of material surface treatment, which is widespread use in industrial production. This paper gives a pendium of the research and the development situation of laser surface modification, in particular, it focuses on several aspects of the following: laser surface hardening, laser fusing together, laser surface alloying and laser cladding, and its recent development status are also discussed. At last, the paper describes the existing problems and development prospect of laser surface modification.Keywords:laser surface modification; laser cladding; laser fusing together; laser surface alloying; laser cladding; application1 引言材料表面处理的方法有很多,应用激光对材料表面实施处理则是一门新兴的技术。