铝合金电子束表面改性

材料科学与工程铝及其合金的电子束表面改性12报告内容背景简介电子束表面改性的介绍文献阅读31.1研究背景4铝合金（包括铝基复合材料）是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料之一，因其具有很多优异性能，应用于汽车、航空航天、铁路等部门。但未经表面强化处理的铝合金，其表面的Al2O3膜通常只有0.05-0.15μm，且膜层疏松多孔,容易脱落，塑性剪切抗力和加工硬化性能较低。表面强化是改进铝合金表面性能的一种有效方法。在干摩擦和润滑条件下均能提高其耐磨性。1.2其他铝合金表面强化处理的缺点5•对铝合金而言，能获得特殊性能的表面合金层，但表面粗糙，易产生微裂纹。•设备昂贵，处理效率低，难以推广。•电镀和化学镀，但其方法费时费力，用完的电解液对环境有较重的污染。•阳极氧化法和化学氧化法。但其膜质地软，耐磨性差，厚度薄，硬度低，承载场合容易破坏。化学转化膜处理金属涂层处理技术离子注入激光处理技术1.3电子束表面强化技术的特点6电子束表面强化1.电子束技术快速加热可以得到超细微组织，提高材料的强韧性。处理过程在真空中进行，可以减少表面氧化等影响。2.电子束的能量利用率高，可以对材料进行局部处理，节约能源，表面淬火是自行冷却，不需要冷却介质和设备。3.电子束能快速进行表面合金化，在极短的时间内完成常规热处理几小时甚至几十小时的渗透效果。4.电子束工艺参数可控，因此可以控制材料表面强化层的位置、深度和组织性能。5.电子束技术可以对复杂零件表面进行处理，用途广泛。72.1电子束表面改性装置示意图8从电子枪阴极表面发射的电子，经加速后直接轰击需要处理的工件表面，瞬时的能量转换和沉积使“表面层”（几个μm到几十个μm）温度急剧升高，而“基体”仍保持“冷态”，电子束结束照射时，加热区域的热量迅速向基体扩散，表面层的温度急剧下降，从而在表面改性层中形成特定的加热、冷却过程，类似于常规热处理过程。电子束中心部分和边缘部分的加热强度有差别，因此会造成表面改性的不均匀。2.2脉冲式电子束9传热量少，热量迅速扩撒，避免过多的能量损失；电子束以极短时间的脉冲输出，避免金属蒸汽产生，电子束不会散射；改善能量密度分布。2.3脉冲式电子束10113文献阅读—通过电子束扫描在铝合金表面加纳米Al2O3-Al粉的研究12133.1原材料ADC12铝合金，尺寸：40mm*40mm*40mm铝合金成分如表所示：3.2样品预处理14把铝材切割成r=8-10mm,h=3mm的样品，并用乙醇清洗水槽中加入硼砂；纳米粉Al2O3-Al(Al-90%,Al2O3-10%)用乙醇清洗并吹干用80KN的力将纳米粉压在样品表面3.3电子束表面处理15扫描电子束的参数3.5.1结果与讨论-微观结构16(a)陶瓷层，再融化层，基地；(b)基底的微观结构，包括：合金和片层状的Si；(c)(d)微观结构变为非平衡结晶态，Al3O2-Al纳米粉末融入基体。原因：在过冷条件下，由于金属导热，重结晶完整，形核率增加，生长速度降低，使晶粒取向得到改善。3.5.2结果与讨论-成分分析1753.088%-Al，43.726%-O3.5.3结果与讨论-硬度分析18硬度随距离变化关系3.5.4结果与讨论-300N时的磨损失重曲线19204结论1.电子束扫描后所得陶瓷层的厚度约2mm;由于Al2O3-Al粉末融入基体，陶瓷层中出现新相；再融化组织在陶瓷层和基体层之间得到。2.电子束表面处理后硬度比原来提高了1.56倍。3.耐磨率明显提高4.结论21参考文献[1]DeqiangWei.Studyofelectron-beamScaningonthedurfaceofAluminumAlloywithnano-sizedAl2O3-Alpowerd.[J]AdvancedManufacturingTechnology.[2]魏德强.电子束扫描对铝合金表面强化层的影响[D].大连理工大学,2000,5.[3]信卫坡.铝合金电子束扫描表面处理的研究[J].机械工程学报,2010,8:46(16).[4]郝胜智.纯Al材强流脉冲电子束表面改性的研究[D].桂林电子科技大学,2011,4.22谢谢不足之处请老师同学批评指导！