表面强化技术在焊接领域中的应用研究进展

金属材料表面强化处理技术的研究与应用随着科技的不断发展，金属材料的强化处理已经变得越来越重要。

表面强化处理技术在这一领域中发挥了不可或缺的作用。

本文将深入探讨金属材料表面强化处理技术的研究与应用。

一、表面强化处理的定义表面强化处理是指对金属材料表面进行物理、化学、机械等处理，以增强其机械性能、抗腐蚀性能和耐磨性能的过程。

表面强化处理的方法主要有热处理、化学处理、机械加工和物理处理等。

其中，热处理包括淬火、回火、退火等；化学处理包括电镀、热浸镀、阳极氧化等；机械加工包括磨削、喷丸等；物理处理包括激光熔覆、电子束熔覆等。

二、表面强化处理技术的研究进展随着科技的快速发展，表面强化处理技术也在逐步升级。

研究人员针对不同金属材料的特性，不断探索新的表面强化处理方法。

下面将介绍一些新兴的表面强化处理技术。

1. 微弧氧化技术微弧氧化技术能够形成铝、钛、锆、铜等金属材料表面的氧化层，从而增强其抗腐蚀性、耐磨性和摩擦性能。

同时，氧化层上的孔洞结构也能够起到降噪的作用。

该技术广泛应用于铝合金、钛合金、锆合金、铜合金等领域。

2. 离子注入技术离子注入技术是将高能离子注入到金属材料表面，从而改变其结构和性能的技术。

该技术可以通过控制离子注入的能量和剂量，实现金属材料表面的硬化、增强和耐磨等特性的改善。

该技术广泛应用于钢铁、铜合金、镍合金等领域。

3. 微弧等离子喷涂技术微弧等离子喷涂技术是将金属粉末和氧化物粉末等材料喷涂在金属材料表面，从而增强其耐磨性和抗腐蚀性的技术。

该技术具有成本低、生产效率高等优点，且能够定制化生产，应用范围广泛。

三、表面强化处理技术的应用表面强化处理技术的应用已经涉及到多个领域。

下面将介绍一些典型的应用案例。

1. 轴承轴承是现代工业中不可缺少的零部件。

为了提高其使用寿命和性能，轴承表面经常采用表面强化处理技术，如电化学抛光、化学镀铬、离子注入等方法，从而增强其表面硬度、耐磨性和抗腐蚀性能。

2. 汽车发动机汽车发动机在长期使用过程中，其表面会出现磨损、生锈等问题。

金属材料表面强化处理技术的研究随着科学技术的不断进步，越来越多的材料正在被应用于各个领域。

其中，金属材料是最常见的一类材料，而金属材料表面强化处理技术则是近年来广泛研究的热点之一。

本文将介绍金属材料表面强化处理技术的研究现状和未来发展趋势。

1. 金属材料表面强化处理技术的概述金属材料表面强化处理技术是指通过各种方法对金属表面进行改性，以提高金属材料的性能。

常见的处理方法包括电化学处理、化学处理、机械加工、喷涂等。

这些处理方法通过改变金属表面的物理、化学性质，从而改变金属表面的表面硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能，提高金属材料的使用寿命和性能。

因此，金属材料表面强化处理技术在航空、汽车、机械、核工业等领域中得到了广泛应用。

2. 电化学处理电化学处理是利用电化学法使金属表面发生化学反应，从而改变表面的性质。

常见的电化学处理方法包括电化学沉积、阳极氧化、阳极阳极氧化等。

电化学沉积是通过浸泡金属材料于电解液中，施加电势使金属离子在电极面上得到还原而得到金属沉积物，增强金属表面的耐磨性、耐腐蚀性等性能。

阳极氧化是指将金属材料放置于强酸或强碱中的阳极，并通入恒定电压，使得材料表面发生电化学反应，得到硬质氧化膜，从而制备出高硬度、耐磨性的金属材料表面。

3. 化学处理化学处理是指利用化学物质的反应作用改变金属材料表面性质的一种处理方法。

常用的化学处理方式包括化学沉积、沉淀法、电化学氧化等。

化学沉积是将金属材料置于化学液中，用化学方法沉积出在金属表面形成一层新的物质，使其表面性能发生改变。

沉淀法是通过将金属表面浸渍在某些化学液体中，在介质中形成一层基体物质与沉淀物质的复合层，从而增强材料的硬度、韧性、抗腐蚀性等性能。

电化学氧化是一种在电解质溶液中利用电流将金属材料表面氧化而形成氧化膜的方法，可增强金属材料的耐腐蚀性和机械性能。

4. 机械加工机械加工是指通过磨削、轧制、喷砂等方式对金属材料表面进行加工，改变金属表面原有的形态和结构，从而提高材料表面的性能。

金属材料表面强化技术研究金属材料是广泛应用于航空、汽车、机械等重要产业中的材料。

面对各种应用场景，如何提升金属材料的性能和耐久度是目前热门的研究领域之一。

面对这个目标，金属材料表面强化技术成为了一个关键的手段。

本文将探讨金属材料表面强化技术的研究。

一、概述表面强化技术对于金属材料来说，是指对金属材料表面进行物理、化学等方面的处理，从而提升金属材料的性能与耐久度。

金属材料表面强化技术的研究主要包括以下几个方面：1. 表面涂层：把其他金属材料或陶瓷材料涂在金属表面，以形成一个保护层，使金属表面与环境隔离。

例如，利用高温熔融法制备陶瓷涂层、利用等离子喷涂制备Metal-Ceramic混合涂层。

2. 表面热处理：利用高温或者冷处理等技术，对金属材料表层进行处理，改变材料的晶粒状态、相结构等，使金属材料的性能得到提升。

例如，采用高能离子轰击等技术来进行表面改性。

3. 表面改性：引入外界的元素或晶粒，从而改变金属材料的性能。

例如，采用电化学沉积、化学气相沉积等表面改性技术。

二、表面涂层类技术1. 陶瓷涂层技术陶瓷涂层技术利用化学反应、高速喷涂等技术在金属表面形成一层坚硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温的陶瓷涂层，从而保护金属表面。

陶瓷涂层技术分析表层组成结构，发现C2H2气化产物的中间产物没有被H2转化为多孔储氢剂，而先转化为了有价电子的物种，使得C2H2分子在催化剂表面的氢分子较少而生成了大量的碳纳米管。

2. 金属涂层技术金属涂层技术可以将高硬度金属制成材料热喷涂在钢面上，增强其使用寿命和性能，延长其使用寿命，具有很高的实用价值。

在具体研究上，可以采用低功率高密度强流电子束或者离子束束流照射方法，实现钢板表面进行Cr/Ni/Cr三层涂层的研究。

三、表面改性类技术1. 压电材料表面强化技术压电材料表面强化技术是利用电-压-软化复合作用，在压电电场下使金属材料表面发生塑性变形，并晶化、强化及提高稳定性的技术。

例如，采用单向拉伸和卷曲压力方式对不锈钢制备了压电芯片。

90科学技术Science and technology金属材料超声表面强化技术的研究与应用进展徐 莉（酒钢集团榆中钢铁有限责任公司，甘肃 兰州 730104）摘 要：当前我国经济和科技都在不断进步，工业也随之发展。

工业品的质量会受到工业品材料的影响。

当前在我国金属材料的用量较大，用途也较为广泛，很多相关科学家都在不断研究和探索关于增强金属强度和性能的方法。

本文针对金属材料超声表面强化技术的研究和应用进行进行深入分析和探索，供读者参考。

关键词：金属材料；超声表面强化技术；研究；应用中图分类号：TG668 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）11-0090-2 收稿日期：2020-06作者简介：徐莉，女，生于1989年，汉族，甘肃武威人，本科，助理工程师，研究方向：金属材料及热处理。

1 超声冲击处理技术众所周知，超声处理技术是我国目前应用较为广泛的技术，大功率的超声是这一技术中最关键的驱动能量。

超声处理技术能够有效进行电能与机械能之间的转化。

磁致伸缩转换能器和压电陶瓷是超声冲击处理技术能够顺利工作的关键因素，机械能会转化为变幅聚能，然后对焊件的表面造成冲击，使材料表面形成塑性形变，从而极大降低焊接操作过程中产生的残余应力，还能够有效提高抗疲劳性[1]。

超声冲击处理技术又称为超声表面强化技术。

超声冲击处理技术是由20世纪70年代前苏联的科学家发明的，1990年法国开始对超声冲击技术进行研究，美国于1995年开始了在桥梁结构上应用超声冲击处理进行研究，我国也是从20世纪90年代开始探索和研究冲击处理技术，冲击处理与焊接接头疲劳强度之间的关系是我国的主要研究领域。

经过我国相关科学家研究发现，工件的接头如果经过超声冲击后，那么其抗疲劳性就会大幅度提高[2]。

而且，这一研究成果目前已经在焊接行业当中广泛应用。

用超声冲击技术对焊接接头进行处理后，不仅能够提高焊接接头的抗疲劳性，还能够在很大程度上降低焊接以后工件上残留的应力。

汽车零部件表面强化技术研究现状及展望摘要：近些年来，随着社会经济的进步发展以及人们物质生活水平的不断提高，汽车工业的发展也逐渐呈现出一片繁荣的态势。

随着线及技术手段的不断发展，对于汽车零部件的性能以及延长其使用寿命和提高经济性等方面也提出了更高的要求。

目前来说，汽车零部件的损坏现象一般是由于材料表面不能胜任苛刻的服役条件而出现的，所以对于汽车零部件的要求除了需要具备高的耐磨性、耐蚀性及抗疲劳强度之外还能够保证汽车零部件在高速、高压、载重及强腐蚀介质工况下持续地运行。

所以汽车零部件的表面强化技术逐渐被普及应用，以此有效提高汽车零部件的表面性能。

本文就汽车零部件表面强化技术研究现状以及展望进行了分析。

关键词：汽车零部件；表面强化技术；展望引言在目前的汽车工业中，汽车在实际生产中所用到的汽车零部件一般都是用钢铁合金材料加工制造而成，这种零部件在使用过程中虽然能够保证其基本的使用性能，但是使用寿命较短，因此，需要对汽车零部件的进行强化处理，增强汽车零部件的耐磨性、耐蚀性、抗疲劳等使用性能。

传统的表面强化技术一般是渗碳、渗氮以及表面淬火等，其能有效优化汽车零部件的使用性能，但是在逐渐的发展中也不可避免的出现一些问题，而新型的表面强化技术逐渐面世，对于汽车零部件表面的进一步强化具有重大作用。

一、汽车零部件表面强化技术研究现状（一）表面形变强化表面形变强化主要是通过喷丸、挤压或滚压金属零部件的表面，从而使其产生塑性变形和加工硬化，这种变形和硬化会引起表层显微组织的变化，达到提高金属零部件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性等性能的目的，同时表面形变强化的应用也可以对金属零部件的可靠性和耐久性进行提升。

目前在汽车工业的实际生产中，喷丸强化工艺引起本身具有的操作简单、耗能少、效率高及适应面广等优点而受到广泛的普及应用，并显著提高汽车零部件抗弯曲、抗腐蚀、抗应力腐蚀、抗微动磨损和耐点蚀性能等等，极大地促进了汽车行业整体的生产质量。

世界有色金属 2020年 8月上130前沿技术L eading-edge technology金属材料表面强化技术应用现状与展望江佩泽（福建省锅炉压力容器检验研究院，福建　福州　３５００００）摘 要：不论生产何种产品，其首要任务就是选取合格的材料，而不合格的材料通常表现为有腐蚀、破损或断裂。

而这些问题一般发生在材料的表面，想要提升金属的硬度、强度、耐磨性以及耐腐蚀性等，针对金属材料的表层实施强化和改性是必不可少的。

关键词：金属材料；表面强化；应用现状；展望中图分类号：ＴＧ１７４．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）１５－０１３０－２Application status and prospect of metal material surface strengthening technologyJIANG Pei-ze（Ｆｕｊｉａｎ　ｂｏｉｌｅｒ　ａｎｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｖｅｓｓｅｌ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｆｕｚｈｏｕ　３５００００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｎｏ　ｍａｔｔｅｒ　ｗｈａｔ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ，　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｔａｓｋ　ｉｓ　ｔｏ　ｓｅｌｅｃｔ　ｑｕａｌｉｆｉｅｄ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　ａｎｄ　ｕｎｑｕａｌｉｆｉｅｄ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｕｓｕａｌｌｙ　ｓｈｏｗ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，　ｂｒｅａｋａｇｅ　ｏｒ　ｆｒａｃｔｕｒｅ．　Ｈｏｗｅｖｅｒ，　ｔｈｅｓｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｇｅｎｅｒａｌｌｙ　ｏｃｃｕｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｎｅｓｓ，　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，　ｗｅａｒ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｍｅｔａｌｓ，　ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ　ａｎｄ　ｍｏｄｉｆｙ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Keywords: ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ；　Ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ；　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｔａｔｕｓ；　Ｏｕｔｌｏｏｋ收稿日期：２０２０－０７作者简介：江佩泽，男，生于１９９２年，汉族，福建南平人，本科，助理工程师，研究方向：金属材料。

金属材料表面强化处理的研究与应用金属材料在工业生产中具有广泛的应用，但是其表面硬度、耐磨性、抗氧化性等性能常常不够满足特定的工程要求。

因此，针对金属材料表面的强化处理成为了研究热点。

本文将从表面强化处理方法、表面强化处理效果以及应用领域三方面探讨金属材料表面强化处理的研究与应用。

一、表面强化处理方法表面强化处理方法包括机械加工、物理方法和化学方法三类。

1. 机械加工机械加工是一种常用的表面强化方法，包括打磨、抛光、切削、车削等操作。

这些机械热加工可以使金属表面粗糙度减小，界面结晶数增加，晶粒细化，从而提高材料的强度、硬度和抗疲劳性能。

但是机械加工过程具有较高的成本，而且由于金属材料表面形变的产生，界面性质发生变化，从而可能影响金属材料的机械性能。

2. 物理方法物理方法包括电弧冶金、电子束加工、激光加工、等离子弧喷涂等方法，这些方法可以通过加热和冷却的方式改变金属材料表面组织结构和化学成分，进而提高材料的强度、硬度、耐磨性和抗氧化性能。

但是物理方法对设备条件和环境条件有较高的要求，也存在一定的安全隐患。

3. 化学方法化学方法包括化学沉积、化学蚀刻、离子注入等方法，这些方法对金属材料表面的化学成分进行调控，包括合金元素的添加、表面沉积膜的形成等，从而提高了金属材料的强度、硬度和耐磨性能。

但是化学方法的操作需要一定的专业技能，而且对环境有一定的污染。

二、表面强化处理效果金属材料表面的强化处理可以显著提高材料的强度、硬度、耐磨性和抗氧化性能。

例如，自行车刹车铝合金经过表面处理后，其耐磨性能提高了6倍以上。

再比如，汽车发动机气缸极经过表面强化处理后，其磨损量可减少85%以上，寿命可提高5倍以上。

三、应用领域金属材料表面强化处理的应用领域非常广泛，例如航空航天、电子信息、汽车制造、工程机械等行业。

在航空航天行业中，飞机的各种结构件、发动机叶片等都需要表面强化处理，以保证飞机的安全和性能。

在汽车制造业中，汽车发动机零部件、刹车系统、转向系统等也需要表面强化处理，以保证汽车的行驶安全性和寿命。

金属材料表面强化处理技术研究随着科技的不断进步，人们对材料的性能要求越来越高，因此金属材料表面强化技术应运而生。

其目的是通过加强材料表面硬度以及结晶度，提高金属材料的耐腐蚀性、抗疲劳性、耐磨性以及耐氧化性等性能指标。

在实际生产中，金属材料表面强化技术广泛应用于航空航天、汽车制造、工程机械以及船舶等领域。

本文将深入探讨金属材料表面强化技术的研究现状以及未来趋势。

一、表面强化处理技术的研究现状1.1 涂层技术涂层技术是一种将高硬度的涂层涂覆在金属材料表面的技术。

这种技术的目的是提高金属材料的耐磨性、耐氧化性以及抗腐蚀性等性能指标。

当前应用比较广泛的涂层技术为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。

PVD涂层技术涂层质量相对稳定，其厚度均匀性好，且氧化膜较少。

CVD技术具有涂层厚度大、涂层成分均匀和表面质量好等优点。

1.2 表面机械处理技术表面机械处理技术通过对金属材料表面进行拉伸、压缩、剪切、滚压等机械作用，来改善金属材料表面的力学性能。

常规的表面机械处理技术主要包括喷丸、冷弯、压花和滚制等。

喷丸技术以其高效、简便和成本低等优点得到广泛的应用。

冷弯、压花和滚制技术的应用范围比较窄，但在某些领域中应用也非常广泛。

1.3 表面化学处理技术表面化学处理技术通常是通过溶液对金属材料表面进行处理，这种处理方式能够增加金属材料表面的粗糙度，并形成一定的氧化膜层。

该膜层不仅能提高钢铁材料的耐蚀性，还能改善钢铁材料的表面质量、电气性能和降低表面的摩擦系数。

当前应用比较广泛的表面化学处理技术为酸洗、碱洗，以及电化学抛光等。

二、表面强化处理技术的未来趋势随着科技的不断发展，金属材料表面强化处理技术也在不断的演变和更新。

未来的表面强化处理技术将集结多种工艺手段，如物理结构调控、多元复合技术、等离子弧等，以期实现表面强化的可持续性和再生性，并提高其处理技术的抗腐蚀性、耐磨性和机械性能能力。

2.1 多元复合技术目前，多元复合磨料研磨技术是针对高硬度材料表面加工最为有效的处理手段之一。

金属材料表面强化技术新进展随着科技的不断发展，金属材料表面强化技术也在不断更新换代。

近年来，这方面的研究和应用得到了快速发展，许多新的技术拓展了金属材料表面强化的新思路。

本文将从多个角度就这一问题展开探讨。

一、传统表面强化技术首先，我们需要了解传统的表面强化技术。

传统的表面强化技术包括喷涂、镀膜、热处理等方法。

这些方法的强化机制都是以改变材料的表面结构为主要方式，使得表面的硬度和耐磨性得到提升。

其中，喷涂工艺主要包括冷喷涂、温喷涂和热喷涂。

这些方法的原理均是将材料喷涂到待加工材料表面上，形成一层新的外观，从而提高材料的功能性。

常见的喷涂材料有Ni-Cr合金、WC-Co合金等。

另外，镀膜技术是通过电化学或物理化学原理将材料在金属表面上形成一层薄膜来达到表面强化的目的。

在这个过程中，要选择同材料或类似材料进行镀膜，以达到良好的复合度。

热处理技术是指在特定的温度、时间和气氛下，将材料进行加热处理，使其表面经过凝固、固定和晶变等作用，以实现表面强化。

尽管这些传统的表面强化技术在一定程度上起到了效果，但是它们存在一些不足。

比如喷涂技术需要高温和高压，会导致质量的不稳定;镀膜技术成本高，有环境污染的风险;而热处理技术只能对表面层进行强化，强化深度和层数都有限制。

二、新兴表面强化技术得益于科技技术的不断进步，在表面强化技术方面也取得了新的突破。

下面我们将介绍一些新兴的表面强化技术。

1、等离子体喷涂技术等离子体喷涂技术是一种新型的表面处理技术，它能够将基材表面与涂层有机的结合，生成均匀致密的涂层。

与传统的喷涂技术相比，它的工艺简单、成本低，而且涂层的耐磨性和粘着性也很强。

在航空、汽车、机械等领域有广泛的应用。

2、激光处理技术激光处理技术是通过激光对金属表面进行处理，使其发生物理和化学变化，从而达到表面强化的目的。

激光处理技术既可以提高表面硬度，又能够控制强化层的厚度和深度。

它不仅能够增加金属材料的表面硬度，还可以改善其表面光泽和表面质量。

管理及其他M anagement and other 金属材料超声表面强化技术的研究与应用进展汤秋华（威立雅(中国)环境服务有限公司，江苏 常州 213031）摘 要：目前我们国家的工业不断发展，而工业品的材料能影响工业品的质量。

目前金属材料用途十分广泛，用量也很大，很多科学家都已经研究了增强金属材料性能和强度的很多技术手段。

目前对于金属材料的超声表面强化技术的研究尚存在很多问题，这个研究方向也有很大的发展和应用空间。

关键词：金属材料；超声；应用中图分类号：TG178 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2018）06-0213-2随着国家经济水平的进步，我们的科研水平也不断进步，目前科学家们都非常关注金属材料超声表面的强化技术，并且将理论应用到实际操作中，落实在工业应用上，但是目前还有一定的发展空间和潜力。

下面我们将在文章中隶属这段时期金属材料超声表面强化技术的研究实例以及其在工业领域上的实际应用，希望我们的工作能提高金属材料的应用技术[1]。

1 超声冲击处理技术我们都知道，大功率的超声是目前应用甚广的超声冲击处理技术的关键驱动能量，这个技术能实现电能到机械能的自主转化，而且转化效果很好。

超声冲击处理技术主要是借助压电陶瓷和磁致伸缩换能器进行工作，机械能会最终转化为变幅聚能后冲击焊件表面，在碰撞材料表面上形成塑性变形，形成的塑性变形能大幅减少焊接操作的残余应力，来提高工件的抗疲劳性能。

超声冲击处理技术的又一名称为超声表面强化技术。

我们国家对于超声冲击处理技术（也称UIT）的研究始于20世纪90年代，主要领域也是超声冲击处理与焊接接头的疲劳强度之间关系的研究。

通过科学家的研究发现，经过超声冲击处理后的工件接头的疲劳性能会得到大幅提升[2]。

而且，这项研究已经广泛应用在我国的焊接结构行业中。

在焊接接头时使用UIT技术不仅能提升接头的抗疲劳性能，还能大幅降低焊接后工件上的操作后的残余应力。

降低多余的残余应力还能有效提高接头的应力腐蚀性。