材料科学基础附图PPT学习教案.pptx

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1、会计学 1材料科学基础(jch)附图第一页，共57 页。*图6.20 Al-Cu 合金130 时效的硬度(yngd)变化第1 页/共57 页第二页，共57 页。*图6.9 Al-4.5Cu 合金中的G.P.区结构(jigu)模型第2 页/共57 页第三页，共57 页。*图6.11 Al-Cu 合金(hjn)相、相合 相的结构第3 页/共57 页第四页，共57 页。*图6.14 合金非连续(linx)脱溶的成分特点(a)及胞状脱溶物示意图(b)第4 页/共57 页第五页，共57 页。n n*图6.15 Fe-Mo 合金600 时效 基体(j t)及 成分图6.16 Fe-23.5%Zn 合金(h

2、jn)400 时的 成分第5 页/共57 页第六页，共57 页。*共析转变 共析转变(zhu(zhu nbin)nbin)第6 页/共57 页第七页，共57 页。*第7 页/共57 页第八页，共57 页。*第8 页/共57 页第九页，共57 页。*第9 页/共57 页第十页，共57 页。*第10 页/共57 页第十一页，共57 页。*第11 页/共57 页第十二页，共57 页。*第12 页/共57 页第十三页，共57 页。*第13 页/共57 页第十四页，共57 页。*第14 页/共57 页第十五页，共57 页。*(a)光学(gungxu)组织（600）(b)电镜组织（4500）图5.565M

3、n 钢450 等温淬火后的上贝氏体组织第15 页/共57 页第十六页，共57 页。*图5.665Mn 钢320 等温淬火(cuhu)下贝氏体组织 光学显微组织（1000）第16 页/共57 页第十七页，共57 页。*图5.665Mn 钢320 等温淬火下贝氏体组织(zzh)电镜显微组织(zzh)（18000）第17 页/共57 页第十八页，共57 页。*(a)Fe-1.0C-2.0Si-4.0Cr,300 30min 等温（500）(b)40Cr,550 2min 等温图5.7 无碳化物贝氏体第18 页/共57 页第十九页，共57 页。*图5.9 Fe-0.12C-3.0Mn-0.001B 钢

4、的 粒状贝氏体（600）图5.10Fe-0.12C-2.8Mn 钢的粒状组织(zzh)（600）第19 页/共57 页第二十页，共57 页。*图5.11 Fe-1.02C-3.5Mn-0.1V 钢 950 加热(ji r)、250 80min 等温后淬火的柱状贝组织(a)光学(gungxu)照片(b)电镜照片(zhopin)第20 页/共57 页第二十一页，共57 页。*第21 页/共57 页第二十二页，共57 页。奥氏体转变过程 包括四个阶段：1.奥氏体形核;2.奥氏体晶核向铁素体 和渗碳体两侧长大;3.渗碳体溶解;4.奥氏体成分(chng fn)均匀化。第22 页/共57 页第二十三页，共

5、57 页。*第23 页/共57 页第二十四页，共57 页。*第24 页/共57 页第二十五页，共57 页。*第25 页/共57 页第二十六页，共57 页。*图2.22 奥氏体晶粒大小与加热温度(wnd)、保温时间之间的关系0.48%C-0.28%Mn）第26 页/共57 页第二十七页，共57 页。*(a)40 钢(b)T10 钢图2.23 奥氏体晶粒大小与加热速度(sd)的关系第27 页/共57 页第二十八页，共57 页。*第28 页/共57 页第二十九页，共57 页。*第29 页/共57 页第三十页，共57 页。*第30 页/共57 页第三十一页，共57 页。*第31 页/共57 页第三十二

6、页，共57 页。*第32 页/共57 页第三十三页，共57 页。*第33 页/共57 页第三十四页，共57 页。*第34 页/共57 页第三十五页，共57 页。*第35 页/共57 页第三十六页，共57 页。调质后的 表面淬火(cu hu)高频淬火(cu hu)火焰淬火(cu hu)第36 页/共57 页第三十七页，共57 页。2.渗碳(shn tn)钢和渗氮（氮化）钢第37 页/共57 页第三十八页，共57 页。*第38 页/共57 页第三十九页，共57 页。*武汉大族(dz)金石凯激光系统有限公司HANSGS-H6000 横流CO2 激光器性 能 指 标 光束模式 多 模 放电方式 针板式

7、放电；免维护 最大输出功率 7KW 额定输出功率 6KW 功率调节范围 0-7kW 功率不稳定度 2%电光转换效率 20%一次充气 运行时间24h 运转噪音 65dB 光束直径 25mm，（窗口）光束发散角 3mrad 光束指向 稳定性0.2mrad 电力配置额定输出功率时总电力60KV A，三相380V10%四线配置。工作气体及 气体消耗N2：99.99%CO2：99.99%He：99.99%外形尺寸(mm)2345（L）1320（W）2340（H）第39 页/共57 页第四十页，共57 页。图 图1.5 1.5 是中空阴极 是中空阴极(HCD)(HCD)等离子体电子枪示意图。等离子体电子枪

8、示意图。HCD(Hollow-Cathode-Discharge)HCD(Hollow-Cathode-Discharge)等离子体电子枪以 等离子体电子枪以低压 低压(dy)(dy)真空辉光放电产生的等离子体作为电子源，与 真空辉光放电产生的等离子体作为电子源，与热丝 热丝阴极电子枪相比，阴极电子枪相比，HCD HCD 电子枪可获得束径较大的电子 电子枪可获得束径较大的电子束，并且具有低电压、大电流的输出特性。束，并且具有低电压、大电流的输出特性。英国(yn u)电子束焊接装置 大功率电子束物理(wl)气相沉积装置第40 页/共57 页第四十一页，共57 页。*第41 页/共57 页第四十二

9、页，共57 页。*第42 页/共57 页第四十三页，共57 页。*活塞环槽激光(jgung)热处理 激光(jgung)热处理后的活塞环槽气缸(q n)体套激光热处理 曲轴激光热处理第43 页/共57 页第四十四页，共57 页。激光熔覆示意图见图 激光熔覆示意图见图2.3(a)2.3(a)，断面，断面(dun min)(dun min)形貌和组织形 形貌和组织形态见附 态见附图 图(表改质 表改质p136)p136)。阀门座激光(jgung)表面熔覆第44 页/共57 页第四十五页，共57 页。2.2.激光 激光(jgung)(jgung)表面合金化 表面合金化(Alloying)(Alloyi

10、ng)激光 激光(jgung)(jgung)表面合金化，是利用激光 表面合金化，是利用激光(jgung)(jgung)能 能量使预置层和基体 量使预置层和基体表面一起熔化，并在基体表面一定深度处形成熔池。表面一起熔化，并在基体表面一定深度处形成熔池。由 由于基体表面元素和预置层元素之间的相互混合扩散，于基体表面元素和预置层元素之间的相互混合扩散，在 在基体表面形成一种既不同于基体成分、也不同于预置 基体表面形成一种既不同于基体成分、也不同于预置层 层成分的新合金层。成分的新合金层。激光 激光(jgung)(jgung)合金化示意图见图 合金化示意图见图2.3(b)2.3(b)，断面形貌和表面形

11、，断面形貌和表面形貌见附图 貌见附图(表改质 表改质p142)p142)。激光轧辊(zhgn)表面合金化第45 页/共57 页第四十六页，共57 页。但采取分段真空或者加设 但采取分段真空或者加设金属箔电子透过窗 金属箔电子透过窗(厚 厚25 25 m m 的 的Al Al、Ti Ti 及其合金 及其合金)等 等特殊办法，也可以把电子 特殊办法，也可以把电子束引入到大气中，在常压 束引入到大气中，在常压下完成表面淬火。下完成表面淬火。电子束表面淬火 电子束表面淬火,可采 可采用两种方式实现电子束与 用两种方式实现电子束与工件之间的相对运动。工件之间的相对运动。一种是调节偏转线圈 一种是调节偏转

12、线圈的电流使电子束移动，而 的电流使电子束移动，而工件静止。其特点是控制 工件静止。其特点是控制精度高，定位 精度高，定位(dngwi)(dngwi)准确。准确。另一种方式是电子束 另一种方式是电子束静止不动，通过移动载物 静止不动，通过移动载物台使工件移动。台使工件移动。第46 页/共57 页第四十七页，共57 页。不足或膨胀系数不协调而造成 不足或膨胀系数不协调而造成(zo chn)(zo chn)的涂层开裂和剥落 的涂层开裂和剥落现象。离子注入 现象。离子注入的缺点是注 的缺点是注入层较浅 入层较浅(通 通常 常 1m)1m)，也不能处理 也不能处理复杂工件的 复杂工件的凹腔表面。凹腔表

13、面。离子注入 离子注入装置如图 装置如图2.4 2.4所示。所示。离子注入 离子注入有缺点比较 有缺点比较见表 见表2.2 2.2。第47 页/共57 页第四十八页，共57 页。3.3.激光加热真空蒸镀 激光加热真空蒸镀 图 图3.3 3.3 是激光加热真空蒸镀装置示意图。是激光加热真空蒸镀装置示意图。通过透过窗 通过透过窗将高能密度的激 将高能密度的激光束引入到真空 光束引入到真空室内，在蒸发材 室内，在蒸发材料表面聚焦后，料表面聚焦后，是材料的表层 是材料的表层(bi(bi ocng)ocng)瞬 瞬间气化。利用激 间气化。利用激光法，可蒸镀 光法，可蒸镀Al2O3 Al2O3、MgO M

14、gO、石墨等难以蒸发 石墨等难以蒸发的物质。的物质。为保证材料 为保证材料均匀蒸发，防止 均匀蒸发，防止 第48 页/共57 页第四十九页，共57 页。与基体间的结合。与基体间的结合。常规混合与界面混合的预沉积层 常规混合与界面混合的预沉积层,可以是单层 可以是单层,也可 也可以是多种元素交替 以是多种元素交替(jiot)(jiot)沉积的多层结构 沉积的多层结构,每层约为 每层约为10nm 10nm 厚。厚。动态离子混合，是在蒸镀或电沉积的同时，用离子 动态离子混合，是在蒸镀或电沉积的同时，用离子束进行轰击的 束进行轰击的工艺方法。工艺方法。通过控制蒸 通过控制蒸镀或电沉积的 镀或电沉积的速

15、度和时间，速度和时间，可在基体上形 可在基体上形成任意厚度的 成任意厚度的合金层或化合 合金层或化合物层。用动态 物层。用动态离子混合法成 离子混合法成功地制备了 功地制备了AlN AlN 和 和BN BN。第49 页/共57 页第五十页，共57 页。3.3 离 子 镀离子镀的原理与特点 1.离子镀原理 离子镀是借助惰性气体在真空条件下的辉光放电，使蒸发后的一部分原子离子化并处于活性状态，然后在外加电场作用下向基体表面加速冲击而沉积成膜的工艺过程。离子镀原理见图3.5。2.离子镀特点 惰性气体辉光放电产生的离子和部分电离的蒸发材料离子,向带负电的基体(工件(gngjin)表面冲击时形成溅射效应

16、,不仅对基体表面有清洗作用，第50 页/共57 页第五十一页，共57 页。2.DC 2.DC 三极、四极离子溅射 三极、四极离子溅射 三极或四极溅射 三极或四极溅射(右图 右图)是 是以 以DC DC 二极溅射为基础 二极溅射为基础,在真 在真空室内 空室内(sh ni)(sh ni)设置热阴极。由于热 设置热阴极。由于热阴极能够产生足够的电子，阴极能够产生足够的电子，因此可在较低电压 因此可在较低电压(0-2kV)(0-2kV)和低真空 和低真空(1.3310-1(1.3310-1 至 至6.65 6.6510-2Pa)10-2Pa)条件下完成溅射镀膜。条件下完成溅射镀膜。DC DC 二极、

17、三极或四极溅 二极、三极或四极溅射装置 射装置,只能用于导电性靶材的溅 只能用于导电性靶材的溅射镀膜。如果用高频 射镀膜。如果用高频(13.56MHZ)(13.56MHZ)电源取代直流电源 电源取代直流电源(右下图 右下图)，利用，利用离子和电子的移动速度差 离子和电子的移动速度差,在绝缘 在绝缘性靶材表面感应形成负偏压 性靶材表面感应形成负偏压,即可 即可对绝缘性靶材溅射镀膜。对绝缘性靶材溅射镀膜。第51 页/共57 页第五十二页，共57 页。图 图5.8 5.8 是现代典型线材火焰喷枪的剖面图。是现代典型线材火焰喷枪的剖面图。火焰喷涂通常用乙炔和氧组合燃烧而提供热量，其 火焰喷涂通常用乙炔

18、和氧组合燃烧而提供热量，其它燃料气体还可采用甲基乙炔 它燃料气体还可采用甲基乙炔-丙二烯 丙二烯(MPS)(MPS)、丙烷、氢、丙烷、氢气或天然气。在线材火焰喷枪中，燃气火焰主要 气或天然气。在线材火焰喷枪中，燃气火焰主要(zhyo)(zhyo)用于线 用于线 材的熔化。喷涂线材可以采用丝材、棒材和带材，但必 材的熔化。喷涂线材可以采用丝材、棒材和带材，但必须配以特定的喷枪。须配以特定的喷枪。第52 页/共57 页第五十三页，共57 页。粉末火焰喷涂 粉末火焰喷涂 粉末火焰喷涂与线材火焰喷涂不同之处，是喷涂材料 粉末火焰喷涂与线材火焰喷涂不同之处，是喷涂材料采用粉末，且一般不用压缩空气。图 采

19、用粉末，且一般不用压缩空气。图5.9 5.9 是粉末火焰喷涂 是粉末火焰喷涂的典型装置 的典型装置,图 图5.10 5.10 是 是粉末火焰喷枪剖面图。粉末火焰喷枪剖面图。粉末装在料斗内 粉末装在料斗内,料斗 料斗可以与喷枪构成一体，可以与喷枪构成一体，也可以单设一个送粉器 也可以单设一个送粉器与枪联接。工作时以少 与枪联接。工作时以少量气体运载粉末进入氧 量气体运载粉末进入氧-燃料气体中 燃料气体中,火焰使粉 火焰使粉末熔化并喷射到基体表 末熔化并喷射到基体表面。面。普通的火焰粉末喷枪，普通的火焰粉末喷枪，由于喷出的颗粒速度 由于喷出的颗粒速度(sd)(sd)较 较小 小,火焰温度较低 火焰

20、温度较低,因此 因此涂层的粘结强度及涂层本身的综合强度都比较低 涂层的粘结强度及涂层本身的综合强度都比较低,且比 且比第53 页/共57 页第五十四页，共57 页。当乙炔含量为 当乙炔含量为45 45 时 时,氧 氧-乙炔混合气产生约为 乙炔混合气产生约为3141 3141 的自由燃烧温度，但在爆炸条件下可能超过 的自由燃烧温度，但在爆炸条件下可能超过4200 4200，因，因而绝大多数粉未能够熔化。而绝大多数粉未能够熔化。图 图5.16 5.16 是爆炸枪示意图，包括一个内径约为 是爆炸枪示意图，包括一个内径约为25mm 25mm，长 长为 为1m 1m 的水冷枪以及附属的气体粉末流量控制装

21、置。粉末 的水冷枪以及附属的气体粉末流量控制装置。粉末在高速枪中的输运距 在高速枪中的输运距离远大于等离子枪，离远大于等离子枪，这是爆炸喷涂粒子速 这是爆炸喷涂粒子速度高的原因。当粉末 度高的原因。当粉末射出流管以后，用氮 射出流管以后，用氮气流清洗枪管。爆炸 气流清洗枪管。爆炸次数约 次数约4-8 4-8 次 次/s/s。每次爆炸的粉末流 每次爆炸的粉末流产生一个直径近 产生一个直径近25 25 毫 毫米和几微米厚的圆形涂层，整个涂层即由这样些小圆形 米和几微米厚的圆形涂层，整个涂层即由这样些小圆形薄片重叠而成，重叠的过程是严密控制的，尽量减少基 薄片重叠而成，重叠的过程是严密控制的，尽量减少基体受热和残余 体受热和残余(cny)(cny)应力，以生成光滑的涂层。应力，以生成光滑的涂层。第54 页/共57 页第五十五页，共57 页。图 图5.17 5.17 是 是Jet Kote Jet Kote 喷枪 喷枪(内燃烧 内燃烧(rnsho)(rnsho)式 式)结构示 结构示意图。意图。第55 页/共57 页第五十六页，共57 页。*第56 页/共57 页第五十七页，共57 页。