金屬材料表面改性及強(qiáng)化技術(shù)

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電梯直達(dá)

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發(fā)表于 2019-7-9 14:27:21 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

表面光整技術(shù)
零件的表面加工工藝有很多種，根據(jù)其使用要求和應(yīng)用場合選擇合適的加工方法，但是每種加工方法在滿足零件一定的形狀和尺寸精度的同時也將得到一定的表面質(zhì)量。目前在保證零件表面質(zhì)量的同時，每種加工方法的側(cè)重點(diǎn)不同，有些傾向于其表觀質(zhì)量如形狀，降低粗糙度，減少表觀缺陷; 有些注重于改善其應(yīng)用范圍，如通過改變其物理化學(xué)性能及力學(xué)性能，提高其穩(wěn)定性和綜合強(qiáng)度，都能獲得滿意的效果。
當(dāng)注重于降低表面粗糙度時，常采用光整磨削、研磨、拋光等光整加工方法; 當(dāng)注重于改善零件表面性能時，常采用無屑加工，如豪克能超聲滾壓、金剛石壓光等作為表面的最終工序，采用這些工藝可使工件滿足表觀要求的同時提高其硬度、強(qiáng)度、耐磨性能及壽命。

豪克能超聲滾壓
由于光整加工技術(shù)加工余量小，工件的加工精度可以得到保證。同時光整加工利用粒度較小的磨料對表面進(jìn)行微量磨削，只要保證磨具與加工表面能具有較大的隨機(jī)性接觸，就能降低表面誤差，提高表面質(zhì)量。穩(wěn)定加工質(zhì)量、高生產(chǎn)率、投資少見效快是光整加工工藝必須具備的三個基本條件。因此近年來表面光整加工工藝得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。

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樓主| 發(fā)表于 2019-7-9 14:29:24 | 只看該作者

金屬表面合金化
合金化是用來強(qiáng)化金屬表面及改善其綜合性能的有效措施。金屬不同組元之間存在溶解及反應(yīng)兩種關(guān)系，組元間的不同作用導(dǎo)致其形成固溶體、化合物和機(jī)械混合物。兩種及以上組元之間通過擴(kuò)散、滲透、物理吸附及化學(xué)變化使其表面原子及晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生某種程度的調(diào)整或改變。

1． 1 塑化
塑化是通過加入如Fe，B，Al 等合金元素并控制其加入量在1%以內(nèi)完成微合金化的過程。如往NiAl 單晶中添加適當(dāng)成分的塑化元素可使其于室溫下的伸長率明顯增加; 加入晶界韌化元素如B，促使合金元素向晶界偏聚，失效形式由晶內(nèi)斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇┚嗔眩瑥亩纳剖覝厮苄? 加入La 等活性元素，阻礙裂紋擴(kuò)展使材料強(qiáng)度提高，減小表面張力，細(xì)化晶粒，強(qiáng)化金屬的同時提高其韌性。
1． 2 固溶化
合金組元間通過只溶解不反應(yīng)形成具有金屬特性的固溶體，若兩組元結(jié)構(gòu)相同、在元素周期表位置接近、性能相似則易形成置換固溶體，若溶質(zhì)相對溶劑體積較小則易形成間隙固溶體，前者為無限固溶體，組元間無限互溶，晶格畸變的同時增強(qiáng)合金性能; 后者為有限固溶體，但通過其表面及內(nèi)部線缺陷，固溶元素易于對缺陷形成釘扎，導(dǎo)致其產(chǎn)生固溶強(qiáng)化作用，強(qiáng)度硬度得到明顯提高。

1． 3 表面原子擴(kuò)散
擴(kuò)散是指金屬表面原子、離子、分子及原子基團(tuán)通過熱作用發(fā)生動態(tài)運(yùn)動的過程。金屬表面擴(kuò)散形式包括平行表面的運(yùn)動及垂直表面的運(yùn)動，原子受熱在其平衡位置振動，溫度越高原子越易被激發(fā)，振幅越大，當(dāng)原子能量超過其躍遷能壘就會脫離原來位置。如果運(yùn)動不平衡，越來越多的表面原子成為活化原子，原子間化學(xué)鍵斷裂并產(chǎn)生表面運(yùn)動趨勢; 或者由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因，在有尺寸突變的位置如孔、臺階產(chǎn)生空位、間隙原子、位錯、層錯等內(nèi)部缺陷，原子能量較高，體系不穩(wěn)定，通常此類情況溫度不高時原子即可以獲得足夠大的活化能并促使原子發(fā)生擴(kuò)散。利用擴(kuò)散機(jī)理，促使表層組織重組，強(qiáng)化金屬本身