材料表面强化技术及应用毕业设计

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1、 1 前 言 作为古老又新颖的学科， 表面强化技术为致力于改善材料表面化学性质、 组织机构、 应力状态的性质，在人们生活中被广泛应用。通过掺杂、扩散、离子注入、化学沉积、 电镀以及电子束等技术改变材料表面性质的研究，使得我们能得到更多表面性质优良的 金属，使金属得到叫高的抗腐蚀、抗耐磨性，使工业生产设备及产品使用范围更广1。 这样，我们能得到更好的表面性质金属及非金属，节约了人类资源，保护和改善了我们 的生活环境。材料表面强化技术已经成为了现在制造业最伟大的创造。 追溯至春秋晚期，我国已应用铜器热镀锡和鎏金技术，从工业革命开始到最近 50 年，材料表面强化技术得到飞速发展。本文吸取现代先进技术

2、的优点，对表面技术的应 用进行总结，取其精华，去其糟粕，进行综合陈述及比较。虽然创新很少，但对现有技 术的归纳比较在一定程度上更好的促进了表面技术的发展和研究。本论文重点研究现有 的表面强化技术以及这些技术的应用，意在归纳总结，学习传承。使得我们能更好的学 习和了解这些先进的表面技术，为我们以后的研发和应用做好铺垫。 表面强化技术是表面工程的一个分支，是工程科学技术中一个涉及学科广泛、活力 很强、成果突出并与生产实践紧密结合的领域，它渗透到航空航天、信息技术、新材料 技术以及先进制造技术等前沿技术的各个方面。从高科技产品到人们日常生活都离不开 材料表面强化技术。离子束、激光束、电子束、微波及超

3、高真空技术的开发，引起了表 面工程技术研究和应用的热潮，并成为了世界最关键的技术之一2。本文对材料表面强 化技术及应用的研究进行了探讨。 2 1 表面强化技术概述 1.1 表面强化技术概述 表面工程是一个既古老又新颖的学科，人们使用表面工程技术已有悠久的历史。追 溯到几千年前，我国早在春秋战国时期就已经开始应用钢的淬火、铜器热镀锡、鎏金及 油漆等古老技术3。但是，表面工程的迅速发展还是从 19 世纪工业革命开始，20 世纪 80 年代成为世界上 10 大关键技术， 进入 20 世纪 90 年代发展势头出现工程研究的热潮， 几乎涉及了工业的各个领域，表面工程技术仍是将是主导 21 世纪的关键技术

4、之一。 表面工程是经表面欲处理后，通过表面涂覆、表面改性或表面复合处理，改变固体 金属表面或非金属表面的化学成分、组织结构、形态和应力状态等，以获得所需要表面 性能的系统工程。它是近代技术与经典表面工艺相结合而繁衍、发展起来的，有着坚实 的科学基础，具有明显的交叉、边缘学科的性质和极强的实用性。 1.2 表面技术的概念及意义 表面工程指利用各种物理的、化学的或机械的工艺规程使零件表面获得特殊的材料 成分、组织结构和性能，以提高产品质量的工程。它概括了“表面处理” 、 “表面加工” 、 “表面涂层” 、 “表面改性”等内容。表面强化技术是表面工程的核心内容，是决定硬化 层的成分、组织结构和性能的关键技术4。表面强化技术主要通过各种工艺来增强材料 的表面强度、硬度、耐磨性、耐蚀性和物理性能等综合机械性能。应用各种表面强化技 术可以充分发挥材料的潜力、节约能源川；制备特殊的表面强化层；提高经济效益。20 世纪 6070 年代由于电子束、离子束和激光束进入工业领域，进入表面处理领域，各 国开始进行开发性研究，使表面处理技术有突破性进展。到 90 年代形成了新的系统的 表面工