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文件名称:材料表面工程技术基础理论.ppt
文件大小:1.26 MB
总页数:43 页
更新时间:2025-03-17
总字数:约3.95千字
文档摘要

一、金属磨损的分类目前人们公认的最重要的四种基本磨损类型(机理)是粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损和化学磨损。磨损类型磨损表面外观粘着磨损锥刺、鳞尾、麻点磨料磨损擦伤、沟纹、条痕疲劳磨损裂纹、点蚀腐蚀磨损反应产物(膜、微粒)*二、影响金属材料耐磨性的因素一般认为金属材料的硬度越高,其耐磨性越好。如提高钢中碳的质量分数以及加入碳化物形成元素钨、铬、钒等,可以提高其耐磨性。但硬度并不是影响金属耐磨性的唯一因素,高锰钢(ZGMN13)材料就是一个典型的例子。又如,在相同的硬度下,下贝氏体组织的耐磨性优于马氏体组织。金属材料抵抗磨损的能力称为耐磨性,是由材料成分、硬度、组织结构及形态等因素决定的。*影响金属材料耐磨性的因素:晶体结构和晶体互溶性密排六方晶格的金属具有低摩擦系数,磨损率也低;冶金上互溶性差(指晶格类型、晶格常数、电子密度及电化学性能相差较大)的一对金属摩擦副可获得低摩擦系数和低磨损率,如铜铅合金。温度升高,金属的硬度下降,且互溶性增强,摩擦加剧;温度升高导致氧化速度加剧也可影响磨损性能。一般来说,在真空条件下,磨损严重。因为大气可在较短时间内在洁净表面形成一定厚度的氧化膜,从而有防止粘着的作用。此外在摩擦副间添加润滑剂,也是减小磨损的有效方法。*三、耐磨表面处理从金属材料表面来研究提高耐磨性问题,一般可从两个方面着手:使表面具有良好的力学性能---一般来说,在力学性能中最重要的是硬度。在实际生产中通过表面淬火、渗碳等提高零件的表面硬度,或通过一定方法在材料表面形成一层具有较高硬度的涂覆层,如电镀、热喷涂和堆焊等。设法形成具有非金属性质的摩擦面---非金属性质的摩擦面是通过物理或化学的作用来减少磨损的。如对钢材渗S,氮化、热喷涂层加MoS2、物理气相沉积、化学气相沉积及离子注入等,使材料表面形成氮化物、氧化物、硫化物、碳化物以及它们的复合化合物的表面层,这些表面层可以抑制摩擦过程中摩擦副两个零件之间的粘附,熔附以及由此引起的金属转移现象,从而提高耐磨性。许多表面强化方法往往兼有上述两种特性,因而都可以明显提高材料的耐磨性。*2.3材料表面腐蚀基础金属材料表面在环境介质的作用下所引起的破坏或变质称为腐蚀。所谓环境介质是指和金属接触的物质,例如大气、海水、酸、碱、盐等等,这些物质和金属发生化学反应或电化学反应引起金属的腐蚀,发生生锈、开裂、穿孔、变脆等现象。金属腐蚀现象非常普遍,象金属制成的日用品、机器部件、船底舰壳、生产工具等保养不好,就会腐蚀,从而造成大量金属消耗。造成无法估量的损失。因此防腐意义非常重要。金属阳离子失e-氧化反应金属原子金属腐蚀的本质:*****2.1固体材料的表面特性与固体材料相关的表面与界面表面:固体材料与气相或液相接触的面;界面:固相之间的分界面;相界面:固体材料中成分、结构不同的两相之间的界面;晶界:晶粒与晶粒之间的分界面;微晶:尺寸在微米级以下的晶粒;非晶态:尺寸小于纳米级的晶粒。*(1)理想表面:将晶体切开后形成的表面2.1.1固体的表面结构理想表面典型的固体表面有:理想表面、洁净表面、清洁表面、机加工表面和一般表面。*在特殊条件下获得的固体表面,表面有极少量的吸附物。几种获得洁净表面的方法:(1)在超高真空的环境下用简单的晶面劈开法获得清洁表面,如NaCl的(100)面;(2)在还原气氛中加热,使沾圬物形成可挥发的化合物,如在氢气中加热还原氧化物。(3)在真空中用惰性气体离子轰击溅射表面,(4)通过真空蒸发法获得理想的单晶和多晶薄膜。(2)洁净表面*单晶体洁净表面的晶体结构可以看作是由二维布拉菲晶格(点阵)加上结点(阵点)组成的二维周期排列形成的无限点阵。五种可能的布拉维点阵*由于单晶体表面外侧没有固体原子的键合,形成附加表面能。表面原子有向能量最低的稳定状态发展。使表面原子处于稳定状态的方式:(1)自行调整,使表面原子的排列与内部不同;(2)依靠表面成分偏析或吸附外来原子或分子降低表面能。为了使表面原子结构和体内原子晶格匹配,表面数个原子层将发生重组(排)。*一般表面原子要经过4~6个原子层之后才与体内原子结构基本相似。**晶体表面的最外层往往不是一个原子级的平面,这样的熵值较小,自由能比较高,所以洁净表面必然存在各种类型的表面缺陷才能得到最小的表面能,如体内缺陷在表面的露头、点缺陷、台阶、弯折等。*TLK模型平台