金属材料改性原理
材料的改性
材料的改性材料的改性是指通过对材料的物理或化学处理，改变其性质和特性的过程。
改性材料可以具有更好的机械、热学、电学、光学等性能，以满足特定的需求。
以下是关于材料改性的一些常见方法和应用。
1. 聚合物改性：聚合物是一种常见的材料，可以通过掺杂、共聚、交联、化学修饰等方法来改性。
例如，在聚合物中添加纳米填料，可以提高材料的强度、硬度和抗磨损性；通过共聚反应，可以改变聚合物的化学结构，使其具有特定的功能，如光学透明性、高温耐性等。
2. 金属改性：金属是一种常见的结构材料，可以通过热处理、表面处理、合金化等方法来改性。
例如，通过热处理可以改变金属的晶体结构，提高材料的强度和韧性；通过合金化可以改变金属的化学成分，使其具有特定的性能，如耐腐蚀性、耐高温性等。
3. 纳米材料改性：纳米材料具有特殊的物理和化学性质，可以通过控制纳米结构的大小、形状和组成来改变其性能。
例如，通过纳米颗粒的掺杂可以增强材料的导电性和导热性；通过纳米层的覆盖可以改善材料的光学透过性和光学效应。
4. 复合材料改性：复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的新材料，可以通过控制材料的成分和结构来改变其性能。
例如，通过在聚合物基质中添加纤维增强剂，可以提高材料的强度和刚度；通过在金属基质中添加陶瓷颗粒，可以提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。
材料的改性在许多领域具有广泛应用。
例如，在汽车制造中，可以通过改性材料来提高汽车的轻量化和节能性能；在电子器件制造中，可以通过改性材料来提高电子元器件的性能和可靠性；在环境保护中，可以通过改性材料来提高废水处理和废气治理的效率和效果。
但是，在材料的改性过程中也存在一些问题和挑战。
一方面，改性过程可能会改变材料的其他性能，导致性能的退化或不稳定；另一方面，改性过程可能需要复杂的工艺和设备，增加生产成本和复杂度。
因此，在进行材料改性时，需要综合考虑材料的特性和需求，选择合适的改性方法和条件，以实现最佳的改性效果。
总之，材料的改性是一项重要的技术，通过改变材料的结构和组成，可以使其具有特定的性能和特性，以满足不同领域的需求。
TD技术--汽车模具表面超硬改性技术
•TD技术简介
•10
十、主要技术指标
工业应用：国内数十家用户信息填制的《用户信息反馈表》 相同工况下平均提高10倍以上。
•TD技术简介
•12
十二、耐磨试验－－磨痕对比
•VC的TD涂层耐磨性比Cr12MoV基体提高44.9倍
•TD技术简介
•13
十三、耐磨试验－－磨痕OM形貌
•未经TD处理
•TD技术简介
•TD处理后
•14
十四、试样磨痕宽度及最大磨损深度参数
五、镶块模具采用TD工艺时应注意的事项
粉末渗硼
变形小，生产周期短，可以 加工大的工件，成本低。 生产周期短，成本低。
成本低。
钨钴类硬质合金
基体的一致性好。
劣势
涂层薄，硬化层不均匀，绕镀性不 好，易剥离，只能加工小件。
涂层薄，硬化层不均匀，绕镀性不 好，易剥离，只能加工小件，生产 过程不环保。
硬度不高，不耐磨，易剥离。
硬度不高、不耐磨、不环保。 硬度不高，不耐磨，硬化层不均匀
•TD技术简介
•4
四、TD还有哪些功效？
耐磨 优于硬质合金 耐腐蚀 优于镀铬或者不锈钢材料 超导 等同或接近于超导材料
•TD技术简介
•5
五、拨开TD神秘的面纱
TD是一种化学热处理，化学是一名精确的科学。TD的工艺过 程其实就是一个氧化还原反应的一个过程。任何东西掌握了就不 再神秘。 以单渗钒为例： 铝、镁还原金属氧化物，获得活性金属原子 10Al＋3V2O5==5 Al 2 O3＋6[V] 以上反应获得活性钒原子[V]，实现渗钒。
金属材料表面改性技术研究
金属材料表面改性技术研究金属材料表面改性技术是一种将物体表面进行物理或化学处理，以增强其表面性能和性质的技术。
随着现代科学技术的不断发展，金属材料表面改性技术已成为现代制造业的一个重要组成部分。
一、金属材料表面改性技术的概述目前，金属材料表面改性技术主要包括机械加工、光照处理、等离子体镀膜、电化学处理、离子注入、激光处理、等等。
其中，机械加工是一种通过机械方式对材料表面进行加工的方法。
光照处理则是指通过光照或激光束对金属表面进行处理。
等离子体镀膜技术是一种通过等离子体对金属表面进行处理的方法，其基本原理是在反应室内加入气体，产生等离子体，并将其沉积在材料表面上。
电化学处理技术则是一种通过电解的方式对金属表面进行处理的方法。
离子注入技术主要使用离子束对金属表面进行改性。
激光处理技术是利用激光束对材料表面进行加工处理的技术。
二、金属材料表面改性技术的应用金属材料表面改性技术在航空航天、军事、电子、汽车、机械等领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，金属材料表面改性技术可以增加飞机的机翼性能、提高超音速飞机抗热能力、改善发动机推进性能。
在军事领域，金属材料表面改性技术可以提高建筑结构的强度和抗震能力、改善军备装备的性能和可靠性。
在电子领域，金属材料表面改性技术可以提高电子元器件的导电率和耐腐蚀性。
在汽车领域，金属材料表面改性技术可以增强汽车零部件的硬度、强度和耐磨性，降低汽车排放的排放量。
在机械领域，金属材料表面改性技术可以提高机械元器件的强度和耐蚀性。
三、金属材料表面改性技术的发展趋势未来的金属材料表面改性技术将会更加重视环保和可持续性发展。
目前，越来越多的研究表明，许多表面改性添加剂会对环境或人体健康产生负面影响。
因此，未来金属材料表面改性技术的趋势将是寻找新的、可持续的改性技术和材料，以减少对环境的污染和对人体的伤害。
同时，还将越来越注重智能化和精度。
未来，通过集成机器学习和人工智能技术，将实现金属材料表面改性技术的自动化、精度和远程操作。
金属材料表面改性的制备及应用
金属材料表面改性的制备及应用金属材料作为工程材料的重要组成部分，在现代工业中发挥着不可替代的作用。
然而，在实际应用中，由于外界环境的影响，金属材料表面容易出现氧化、腐蚀等现象，从而导致材料性能的下降。
为此，表面改性技术应运而生，通过改变金属材料表面的化学、物理性质，从而可以提高金属材料的性能，并延长其使用寿命。
本文将探讨金属材料表面改性的制备及应用。
一、金属表面改性的常见方法1.化学氧化：金属材料表面化学氧化是通过利用金属表面吸附氧气并在氧气中形成金属氧化物的化学反应来实现的。
该方法操作简单、成本低廉，但易受外界环境的影响，导致氧化层密度不均匀。
2.物理氧化：物理氧化可以通过高温氧化、阳极氧化等方式来实现。
其制备的氧化层密度、颜色和成分均可调控，具有较好的稳定性。
3.化学镀层：化学镀层是将金属置于含有金属离子的溶液中，利用还原-氧化反应在表面形成金属薄层。
该方法制备的材料表面平整度好、质量均匀、附着力强，但环境要求较高，难以应用于大规模生产。
4.物理镀层：物理镀层包括真空镀层、喷涂镀层等方法。
该方法制备的可降解性“纳米壳”具有高度可控性和良好的稳定性，可被广泛应用于涂料、塑料、高分子材料和生物医学等多个领域。
二、金属表面改性的应用1.防腐材料：金属腐蚀是生命与财产安全的大敌。
利用表面改性技术，可以制备出具有很强防腐和耐酸碱性能的金属材料。
在国防、化工、航空、航天等多个工业领域已经得到广泛应用。
2.材料复合：表面改性技术可以将不同性质的材料表面改性，制备出具有多种性质的复合材料。
例如，在化工、航空、汽车等行业中，利用表面改性技术可以将金属材料和非金属材料进行复合，制备出具有优异性能的复合材料。
3.制造新型材料：表面改性技术可以将磁性、光电性、催化性等性能引入到金属材料中，制备出一系列具有特殊性质的新型材料。
在电子材料、化学材料、医学材料等领域有着广泛的应用前景。
4.金属材料加工：利用表面改性技术可以制备出具有优异性能的钢铁、铝材等金属材料，用于汽车、火车、高速公路等交通运输领域，能够大大提高机械设备的安全性和寿命。
金属材料的改性处理
由于渗碳体的晶体结构和含碳量都与奥氏体 的差别很大，故铁素体向奥氏体的转变速度 要比渗碳体向奥氏体的溶解快得多。渗碳体 完全溶解后，奥氏体中碳浓度的分布是不均 匀的，原来是渗碳体的地方碳浓度较高，原 先是铁素体的地方碳浓度较低，必须继续保 温，通过碳的扩散获得均匀的奥氏体。
上述奥氏体的形成过程可以看成由奥氏体形
未转变而被保留下来。通常将奥氏体在冷
却过程中发生相变后，在环境温度下残存
的奥氏体叫做残余奥氏体，因此马氏体转 变量主要取决于Mf线。奥氏体中的含碳量 越高，Mf点越低，转变后的残余奥氏体量 也就越多，如图5-11所示。
马氏体的显微组织形态主要有板条状和片状两种
含碳量小于0.2％时，马氏体呈板条状，如图5-12 所示
据冶金部标准规定，本质晶粒度是将钢加 热到930±10℃、保温3～8小时冷却后，在 显微镜下放大100倍测定的奥氏体晶粒的大 小
本质细晶粒钢在加热到临界点Ac1以上直到 930℃晶粒并无明显长大，超过此温度后,由 于阻止晶粒长大的氧化铝等不熔质点消失 ，晶粒随即迅速长大
本质粗晶粒钢，由于没有氧化物等阻止晶 粒长大的因素，加热到临界点Acl以上，晶 粒开始不断长大
金属材料的改性处理
2024年2月5日星期一
5.1金属材料的改性处理理论基础
5.1.1钢在加热时的组织转变 Fe-Fe3C相图中，PSK、GS、ES三条线是钢的固
态平衡临界温度线，分别以A1、A3、Acm表示 但在实际加热时，相变临界温度都会有所提高
。为区别于平衡临界温度，分别以Ac1、Ac3、 Accm表示 实际冷却时，相变临界温度又都比平衡时的临 界温度有所降低，分别以Ar1、Ar3、Arcm表示
贝氏体的力学性能完全取决于显微组织结 构和形态。上贝氏体中铁素体较宽，塑性 变形抗力较低。同时渗碳体分布在铁素体 之间，容易引起脆断，在工业生产上应用 价值较低。下贝氏体组织中的片状铁素体 细小，碳的过饱和度大，位错密度高。而 且碳化物沉淀在铁素体内弥散分布，因此 硬度高、韧性好，具有较好的综合力学性 能。共析钢下贝氏体硬度为 45～55HRC，生产中常采用等温淬火的方法 获得下贝氏体组织。
材料表面改性技术
离子渗氮法是由德国人B. Berghaus于1932年发明的。 原理：在0.1~10Torr的含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极， 在阴阳极间加上数百伏的直流电压，由于辉光放电现象便会产生象霓虹 灯一样的柔光覆盖在被处理工件的表面。此时，已离化了的气体成分被 电场加速，撞击被处理工件表面而使其加热。同时依靠溅射及离子化作 用等进行氮化处理。
3、喷丸表面质量及影响因素
（1）喷丸表层的塑性变形和组织变化
金属表面经喷丸后，表面产生大量凹坑形式的塑性变形，表层 位错密度大大增加，而且还会出现亚晶界和晶粒细化现象。喷 丸后的零件如果受到交变载荷或温度的影响，表层组织结构将 产生变化，由喷丸引起的不稳定结构向稳定态转变。
如：渗碳钢表层存在大量残余奥氏体。喷丸后，这些残余奥 氏体转变成马氏体而提高零件的疲劳强度。
感应加热表面淬火
（一）感应加热基本原理
利用电磁感应原理，在工件表面产生密度很高的感应电流，并 使之迅速加热至奥氏体状态，随后快速冷却获得马氏体组织的 淬火方法。
• 当感应圈中通过一定频率交流电时， 在其内外将产生与电流变化频率相同 的交变磁场。将工件放入感应圈内， 在交变磁场作用下，工件内就会产生 与感应圈频率相同而方向相反的感应 电流。感应电流沿工件表面形成封闭 回路，通常称之为涡流。
化学热处理渗层的基本组织类型：单相固溶体；化合物；同时存在 固溶体、化合物的多相深层
形成扩渗层的3个基本条件：
（1）渗入元素必须能够与基体金属形成固溶体或金属间化合物。 要满足这一要求，溶质原子与基体金属原子相对直径的大小、 晶体结构的差异、电负性的强弱等因素必须符合一定的条件
（2）欲使渗入元素与金属之间直接接触，必须创造相应的工艺条 件来实现
第五章金属材料的改性处理
5.1.1 钢在加热时的组织转变
一 、 奥氏体的形成 二 、 奥氏体晶粒度及对钢的力学性能的影响
• 奥氏体化：将钢加热到临界点以上时，其组织 将发生珠光体向奥氏体的转变，这种加热时获 得完全或部分奥氏体组织的过程。 • 我们以共析钢为例来说明奥氏体的形成过程。
一、奥氏体的形成
1、奥氏体晶核的形成
???
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
屈 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
550～350℃: B上（形成过程）; 40～45HRC;
过饱和碳铁素体呈条状 渗碳体呈羽毛状
B上 =过饱和碳 α-Fe条状 + Fe3C细条状
钢的本质晶粒度示意图
（3）影响奥氏体晶粒度的因素
1）加热温度、速度和保温时间
在一般加热速度下，加热温度越高，保温时间越 长，晶粒长大的倾向越大，实际晶粒度越大。 当加热温度一定时，加热速度快，奥氏体在较 高温度下形成的起始晶粒小，停留的时间短，晶粒 长大的倾向就小，因而快速加热可细化晶粒。
2）钢料的化学成分
（2）奥氏体晶粒度
晶粒度：晶粒尺寸大小的一种尺度。是指将钢加 热到相变点以上某一温度，并保温给定时间所得 到的奥氏体晶粒度的大小。按照标准可分为八个 等级，一级最粗，八级最细。
1.起始晶粒度:珠光体刚刚转变成奥氏体的晶粒大小。
2.实际晶粒度:热处理后所获得的奥氏体晶粒的大小。 3.本质晶粒度:在规定条件下奥氏体晶粒的长大倾向。 （在930℃以下,保温3～8小时冷却，显微镜下放大 100倍测定的奥氏体晶粒的大小。）
金属材料表面处理与改性技术
金属材料表面处理与改性技术随着工业技术的不断发展，金属材料的应用范围已经涵盖了各行各业。
但是，金属材料表面的缺陷和不足也成为了使用中的限制因素。
为了改善金属材料表面的性能，人们开展了各种金属材料表面处理与改性技术的研究。
一、金属材料表面处理技术1.化学镀层化学镀层这种表面处理技术是通过制定特定的溶液体系，将一层或多层的金属材料化学吸附到被处理材料上，从而在金属材料表面形成一层具有一定厚度和均匀及密度的金属化合物覆盖。
化学镀层技术不仅能够提高金属材料的耐蚀性及机械性能，而且能够增强金属材料表面的装饰性能。
另外，化学镀层技术还可以减轻被处理材料的重量，以及对环境的影响很小。
2.物理镀层物理镀层是给金属材料表面通过物理方式使金属在目标材料上形成一层薄薄的金属覆盖层的方法。
物理镀层的形成是通过高真空、离子束溅射或电子束溅射等方式，直接在金属材料表面形成一层具有一定厚度、均匀及密度的金属覆盖层。
物理镀层的优点在于其具有非常高的耐磨性和平滑度，不会改变被处理材料的机械性质，还有很好的风险控制能力和环境控制能力。
另外，物理镀层还可以减轻被处理材料的重量。
3. 气相沉积气相沉积技术可以在金属材料表面形成具有很好特性的膜，这种表面膜是由气体在室温下生成而形成的。
该技术具有制备快速，膜形成均匀一致等优点。
其在金属材料表面的化学性质稳定，具有很好的耐蒸发和防腐蚀性能，且可以在夹具、机械及汽车零部件等多种行业应用。
二、金属材料改性技术1.表面机械处理技术表面机械处理技术是远古的一种表面改性技术。
其主要通过机械压力和热处理等方式来改善金属材料表面的机械性能、耐热性和防止金属结构形变等缺陷。
常见的机械处理方法包括淬火与回火、冷、热拔、酸洗等。
2.表面合金化技术表面合金化技术主要是将固体、液体或气体中的一种或多种高温凝固物质等合金化材料部分通入金属材料表面，以改变金属材料表面的物理性能和化学性质。
表面合金化技术有许多优点，如能够改进和集成材料的物理性质和热力学特性，提高材料的强度和寿命等等。
金属材料的表面改性研究
金属材料的表面改性研究金属材料作为重要的结构材料，在工业生产和日常生活中广泛应用。
然而，金属材料的表面性能常常限制了其在某些特定领域的应用。
为了改善金属材料的表面性能，人们开展了大量的研究工作，主要集中在表面改性技术上。
本文将探讨金属材料表面改性研究的现状和进展。
一、金属材料表面改性的意义金属材料的表面性能直接关系到其使用寿命和性能稳定性。
例如，在汽车制造领域，金属零件的耐腐蚀性能对于汽车的安全性具有重要影响。
而在航空航天领域，金属材料的高温抗氧化性能则决定了航空发动机的可靠性。
因此，通过表面改性技术来提高金属材料的性能至关重要。
二、金属材料表面改性的方法1. 表面涂层表面涂层是一种常见的金属材料表面改性方法。
通过在金属表面涂覆一层具有特定性能的材料，可以改善金属材料的耐磨性、耐腐蚀性等性能。
例如，将陶瓷材料如氧化铝、氮化硼等涂覆在金属表面，可以增强其硬度和耐磨性，适用于制造高速切削工具等。
2. 表面喷涂表面喷涂是另一种常见的金属材料表面改性方法。
通过喷涂特定的涂层材料，可以形成一层可靠的保护层，提高金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性能。
例如，在海洋工程中，金属结构常常需要面对海水的腐蚀和氧化环境，喷涂具有抗腐蚀和抗氧化性能的聚合物涂层可以有效地延长金属结构的使用寿命。
3. 表面改性处理表面改性处理是一种通过化学或物理方法改变金属表面性质的技术。
例如，通过阳极氧化处理可以在铝合金表面形成一层致密的氧化层，提高其耐腐蚀性和耐磨性。
而通过等离子体表面硬化处理，可以形成表面硬度较高的金属层，提高材料的抗磨损性能。
三、金属材料表面改性研究的发展趋势随着科学技术的不断进步，金属材料表面改性研究也在不断发展。
主要体现在以下几个方面：1. 具有多功能性的涂层研究传统的表面涂层主要用于单一性能的提升，如硬度、耐磨性等。
而现在的研究趋势则是开发具有多功能性的涂层，如同时具有抗紫外线、防水性、自洁性等特性。
这种研究不仅可以满足更多领域的需求，还可以最大程度地提高材料的综合性能。
金属材料改性
金属材料改性
金属材料改性是指通过一系列的工艺和手段，对金属材料的性能、结构和形态
进行改变，以满足特定的使用要求。
金属材料改性的方法有很多种，包括热处理、表面处理、合金化等。
在工程领域中，金属材料改性是非常重要的，可以大大提高金属材料的使用性能和寿命。
首先，热处理是金属材料改性中常用的一种方法。
热处理是通过加热和冷却的
方式，改变金属材料的晶体结构和性能。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火等。
通过热处理，可以提高金属材料的硬度、强度、韧性和耐磨性，同时也可以改善金属材料的加工性能和耐腐蚀性能。
其次，表面处理也是金属材料改性的重要手段之一。
金属材料在使用过程中，
常常需要具有特定的表面性能，比如耐磨、耐蚀、导热等。
表面处理可以通过镀层、喷涂、氮化、氧化等方法，对金属材料的表面进行改性，以满足特定的使用要求。
另外，合金化也是金属材料改性中的重要手段。
合金是由两种或两种以上的金
属元素或非金属元素组成的固溶体，通过合金化可以改变金属材料的组织结构和性能。
合金化可以提高金属材料的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性，同时也可以改善金属材料的导电性、导热性和磁性。
总的来说，金属材料改性是通过一系列的工艺和手段，对金属材料的性能、结
构和形态进行改变，以满足特定的使用要求。
热处理、表面处理和合金化是金属材料改性中常用的方法，它们可以提高金属材料的使用性能和寿命，广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。
随着科技的不断进步，金属材料改性的方法也在不断创新和发展，为各行各业提供了更加优质的材料选择。
金属材料的表面改性及其机理分析
金属材料的表面改性及其机理分析金属材料在实际工程中经常会遭受各种环境和使用条件的影响，如高温、高压、腐蚀、磨损等。
此时，金属材料的表面往往会出现各种问题，如表面粗糙、氧化、腐蚀、疲劳等。
为解决这些问题，科学家们开始研究金属材料的表面改性技术。
表面改性技术是指通过一系列化学和物理手段改变材料表面的化学、结构和物理性质，进而改善其表面性质，以满足特定工程需求。
一、金属材料表面改性的方法1.化学方法化学方法是改性金属材料表面的最常见方法之一。
它可以通过在金属材料表面进行氧化、硫化、氮化等处理，从而形成一层稳定的表面结构。
化学方法可分为光化学方法、电化学方法、溶液法等。
其中光化学方法是利用光子能量使化学反应产生变化，电化学方法是利用电子来调节反应，而溶液法则是用溶液来改良表面结构。
在改性表面上，化学方法大大降低了金属材料表面的纹理，使之更加均匀，并提高了材料的表面硬度、结构稳定性。
2.物理方法物理方法是在改性金属材料表面时加入物理因素—如激光、磁场、光学等。
物理方法可以增强材料的表面硬度和耐磨性，改善其表面粗糙度。
物理方法可分为激光照射、离子注入、磁控溅射、等离子体涂层、喷涂、画线等。
其中激光照射是将激光束直接照射表面，并通过产生热能来切割、熔融或焊接材料。
离子注入是从离子源中排出气体，使其与金属材料表面发生反应，从而改变其表面属性。
磁控溅射则是将固体材料熔化，然后用离子束从材料表面喷涂，从而形成一层致密的金属涂层，对金属材料表面进行改性。
3.生物方法生物方法是一种新兴的金属表面改性方法，该方法将生物科技与材料科学相结合，利用细胞、细菌等生物机制来改性金属材料表面。
生物方法能够精确地控制材料的表面形状和结构，同时也具有良好的生物相容性。
生物方法包括生物铺膜、生物酶反应法、细胞操作法、生物晶体生长法等。
其中生物铺膜将生物大分子镀到金属表面上，从而形成一层具有生物响应性的涂层。
生物酶反应法则是利用生物酶来改变材料的表面结构，进而改性金属表面。
金属材料的表面改性与涂层技术
金属材料的表面改性与涂层技术金属材料是我们日常生活和工作中不可或缺的物质，其广泛应用于汽车、飞机、建筑、电子、医疗等各个领域。
但是，金属材料在长期使用过程中，会面临一系列的问题，例如腐蚀、磨损、氧化等。
为应对这些问题，研究者们不断地寻找有效的表面改性技术和涂层技术，以提高金属材料的使用寿命和性能。
表面改性技术表面改性技术是指通过改变金属材料表面的物理、化学、或者机械性质，来提高金属材料的性能和功能。
表面改性技术涉及的领域较为广泛，包括化学处理、物理处理、电化学处理等多种技术手段。
化学处理：化学处理是利用化学反应来改变金属材料表面的性质。
例如电镀、阳极氧化、化学氧化、化学膜等技术。
电镀可以在金属表面形成一层亮光或彩色的镀层，使其具有美观性和耐腐蚀性。
阳极氧化可以在铝合金表面制成一层氧化膜，起到增加硬度、耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性等作用。
化学膜可以在铜合金表面生成钝化层，降低腐蚀的发生率。
物理处理：物理处理是指通过物理手段改变金属表面性质，例如热处理、冷加工、打磨、抛光等技术。
热处理可以改变金属的晶粒结构，提高材料的强度、硬度和韧性。
冷加工可以在材料的压力作用下改变晶粒的形态和分布，改善材料的性能。
打磨和抛光可以平滑金属表面、去除毛刺和疤痕，提高表面质量。
电化学处理：电化学处理是指利用电化学原理，通过电解、阳极处理、阴极保护等技术来改变金属表面的性质。
通过电解可以在金属表面制成一层均匀厚度的金属膜，提高材料的硬度和耐磨性。
阳极处理可以使材料表面产生氧化层，并增加腐蚀抵抗能力。
阴极保护可以防止金属材料在海洋、汽车、建筑等领域因接触到潮湿空气而腐蚀。
涂层技术涂层技术是指在金属材料表面形成一层不同特性的材料，以提高材料的使用寿命和性能。
涂层技术包括物理气相沉积、化学气相沉积、电化学沉积、溶胶凝胶法、电泳涂覆等多种技术手段。
物理气相沉积：物理气相沉积是指将材料通过一定的物理手段，将材料的原子或离子制成高温高速的气体，然后通过高速的惯性或热扩散等力，使其在物体表面上形成一层薄膜。
金属材料表面改性技术及其在防腐蚀方面的应用研究
金属材料表面改性技术及其在防腐蚀方面的应用研究随着科学技术的不断发展和工业化进程的推进，金属材料在各个领域中扮演着重要的角色。
然而，金属材料的表面往往容易受到腐蚀的侵袭，严重影响了它们的使用寿命和性能。
因此，研究金属材料表面改性技术，并将其应用于防腐蚀方面，具有重要的意义。
一、表面改性技术的分类表面改性技术是指通过改变金属材料表面的组织结构、化学组成或物理性能，以达到提高其耐腐蚀性能的目的。
目前，常用的表面改性技术主要包括表面涂层、表面合金化、表面硬化和表面模拟处理等。
1. 表面涂层表面涂层是一种常见的表面改性技术，通过在金属材料表面形成一层保护性的涂层，起到隔绝金属表面与外界介质的作用，有效防止腐蚀。
常见的表面涂层材料有有机涂层、无机涂层和陶瓷涂层等。
其中，陶瓷涂层由于其高硬度和耐高温的特点，被广泛应用于抗腐蚀领域。
2. 表面合金化表面合金化是通过在金属材料表面加工形成新的化合物或合金层，改变其表面性能。
常用的表面合金化方法有化学合金化、电化学合金化和物理合金化等。
通过表面合金化，可以增强金属材料的耐盐雾腐蚀性能、耐高温氧化性能等。
3. 表面硬化表面硬化是通过加工或热处理等方法，在金属材料表面形成一层具有高硬度的硬化层。
这种硬化层不仅可以增强金属材料的强度和硬度，还可以提高其抗腐蚀性能。
常见的表面硬化方法有淬火、焊接热影响区调质、表面强化和高能束流处理等。
4. 表面模拟处理表面模拟处理是一种新型的表面改性技术，通过模拟自然界中金属材料的表面形貌和微结构，提高其表面的腐蚀性能。
这种方法主要包括等离子体模拟处理、雷射表面处理和电子束表面处理等。
二、表面改性技术在防腐蚀方面的应用研究表面改性技术在防腐蚀方面具有重要的应用价值。
下面以两种常见的表面改性技术为例，论述其在防腐蚀方面的应用研究。
1. 表面涂层技术在防腐蚀中的应用表面涂层技术是一种简单有效的防腐蚀方法。
例如，在冶金工业中常用的电镀技术，可以制备出具有较好耐腐蚀性能的金属表面。
「退火机是利用接触式短路退火原理」
「退火机是利用接触式短路退火原理」退火机是一种常见的热处理设备，常用于金属材料的加工和改性。
其工作原理是利用接触式短路退火，通过加热和冷却来改变材料的组织结构，从而改变其性能。
接触式短路退火是一种热处理方法，通过将金属材料加热至一定温度，然后迅速冷却，以改变其晶体结构和性能。
在这个过程中，材料的表面和内部发生了明显的变化。
在退火机中，金属材料首先被放置在一个高温环境中，以使材料的温度达到预定的退火温度。
这个温度一般比材料的临界温度要低，因为超过临界温度会使材料发生熔化。
当材料达到退火温度后，接触式短路退火就开始了。
短路退火是指使用电流通过金属材料来加热和冷却。
具体来说，将金属材料置于两个电极之间，然后通电。
通过电流的通入，金属材料产生瞬时的高温，导致材料的晶体发生结构变化。
在退火过程中，瞬时高温使材料的晶胞重新排列，临近的晶体颗粒会相互接触，形成薄片状的长大晶粒。
这使材料的晶粒尺寸增大，晶体结构变得更稳定。
此外，退火瞬间高温还会使材料的内部应力得到释放，降低了材料的硬度和脆性。
当金属材料处于瞬时高温时，使其迅速冷却，可以通过飞机上的喷嘴向材料表面喷水或者向材料内部灌水，实现快速冷却的目的。
这个过程称为淬火，淬火会使金属材料迅速从高温状态转变为低温状态。
淬火过程中，材料的晶体结构再次发生变化。
由于快速冷却，晶胞无法重新排列，晶体而形成细小而均匀的晶粒。
这样，材料的硬度和强度得到提高，并且变得更加韧性。
总的来说，退火机利用接触式短路退火原理，通过加热和冷却使金属材料发生晶体结构和性能的改变。
通过调整退火温度和淬火方式，可以实现不同材料的优化处理，满足不同应用的要求。
退火机在金属加工和改性领域具有广泛的应用前景。
金属材料的改性处理
金属材料的改性处理引言金属材料的改性处理是指通过对金属材料进行一系列的物理、化学或机械处理，以改变其性能和性质的方法。
这种改性处理可以使金属材料具有更好的强度、韧性、耐腐蚀性和耐磨性等特性，以满足特定的工业需求。
在本文中，我们将详细介绍几种常见的金属材料改性处理方法。
1. 加热处理加热处理是一种常用的金属材料改性处理方法。
通过控制金属材料的加热温度和冷却速度，在固溶体、时效、固溶强化等过程中对金属结构进行调整和优化。
加热处理可以改变金属材料的晶体结构和相组成，从而改变其硬度、强度和韧性等性能。
加热处理通常包括以下几个步骤：固溶处理是将金属材料加热至合金元素完全溶解的温度，保持一定的时间后迅速冷却。
这种处理方法可以增强合金的韧性和可加工性，同时减少内部应力和晶粒尺寸。
1.2 时效处理时效处理是指将固溶处理后的金属材料迅速冷却至室温，并在室温下放置一段时间。
这种处理方法可以使金属材料的强度和硬度得到提高，同时改善其抗热、抗腐蚀性能。
1.3 固溶强化固溶强化是通过在固溶处理过程中加入一些合金元素，使其在晶界和金属内部形成固溶物。
这种处理方法可以增加金属材料的强度、硬度和耐蚀性。
表面处理是通过对金属材料表面进行一系列的物理、化学或电化学处理，以改变其表面的化学组成和物理性质。
表面处理可以提高金属材料的耐腐蚀性、耐磨性和粘接性，同时改善其外观和润滑性。
常见的金属材料表面处理方法包括：2.1 镀层镀层是将金属材料浸泡在溶液中，利用化学反应使金属材料表面形成一层附着牢固的金属或合金层。
这种处理方法可以改善金属材料的防腐蚀性、耐磨性和抗氧化性。
2.2 化学镀化学镀是利用电化学原理在金属材料表面沉积一层金属或合金。
通过控制镀层的成分和厚度，可以改善金属材料表面的耐腐蚀性、硬度和外观。
2.3 高能表面处理高能表面处理是通过使用高能束流（如离子束、激光束等），对金属材料表面进行物理冲击和改性。
这种处理方法可以增加金属材料表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。
改性方法的原理
改性方法的原理改性是指通过对材料的结构和性质进行修改或者改变，从而使原材料具备更好的性能和更广泛的应用。
改性方法有很多种，包括物理改性、化学改性、表面改性等，每种方法都有其特定的原理。
下面我将对几种常见的改性方法的原理进行详细介绍。
其中，物理改性是利用物理方法来改变材料的性质，而不改变其化学结构。
一种常见的物理改性方法是增强材料，通过添加纤维、颗粒等增强材料使得材料的强度、硬度等性能得到提高。
原理是增加了阻碍材料变形的障碍，从而增强了材料的力学性能。
热处理是另一种常见的物理改性方法，通过加热和冷却过程来改变材料的晶体结构和性能。
通过调控加热和冷却速度，可以得到不同的组织结构和性能。
例如，热处理可以使材料产生晶粒细化、析出相、减小应力等效应，从而提高材料的强度和耐热性能。
化学改性是指通过化学方法来改变材料的性质和结构。
其中，添加剂改性是常用的一种化学改性方法。
通过将一些具有特定功能或性能的添加剂加入到材料中，可以使材料具备新的性能。
例如，添加阻燃剂可以使塑料具备阻燃性能，添加增塑剂可以提高塑料的柔韧性。
在化学改性中，交联是一种常用的方法。
通过引入交联剂，将分子链之间的化学键进行交联，可以提高材料的力学性能、耐磨性和耐热性。
交联改性还可以改善材料的热稳定性和耐候性。
例如，热塑性塑料通过交联改性可以变为热固性塑料，从而拥有更好的耐高温性能。
添加反应改性是另一种化学改性方法。
它通过在材料加工或使用过程中引入反应物，使材料发生化学反应，从而改变材料的结构和性质。
例如，聚合反应可以将低分子量物质聚合成高分子材料，从而增加材料的分子量和耐热性。
这种方法还可以用于合成各种特定功能的材料，如阳离子交换树脂、离子体系等。
表面改性是指通过对材料表面进行处理，以改变其性质和应用。
表面改性方法包括附着表面层、溅射表面层、电镀表面层等。
通过表面改性，可以使材料具备良好的耐腐蚀性、耐磨性和导电性等特性。
这种方法常用于金属材料和塑料材料的改性，可以延长材料的使用寿命和提高其应用性能。
金属材料表面改性的新技术和应用
金属材料表面改性的新技术和应用金属材料是各类工业产品的重要组成部分，其表面性能对于产品质量和使用寿命有着至关重要的影响。
为了提高金属材料的表面性能，人们不断研究和开发各种表面改性技术，其中不乏一些新颖而高效的方法。
一、等离子体表面改性技术等离子体表面改性技术是应用等离子体在金属表面产生化学反应、氮化、硬化、涂层等改性处理的技术。
通过等离子体的离子轰击和离子注入，使金属表面产生化学反应、形成氮化层，改善金属表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度等性能。
改性后的金属表面能够适应各种工况的使用要求，提高工件使用寿命。
二、激光表面改性技术激光表面改性技术是应用激光束在金属表面进行加工、熔覆、热喷涂等表面改性的技术。
在激光束的照射下，金属表面形成一定深度的溶液区和高温熔融层，通过液相扩散和凝固形成新的组织和相结构，使金属表面性能得到变化和提高。
激光表面改性技术具有加工速度快、成本低、适用范围广等优点，可以应用于各种金属、合金、复合材料的表面加工和改性。
三、离子注入表面改性技术离子注入表面改性技术是利用离子轰击技术将离子注入金属表面达到表面涂层、氮化、硬化等目的的技术。
离子注入会改变金属表面的结构和化学成分，产生一定的亚表面致密层，使金属表面的硬度、耐腐蚀性、疲劳寿命和摩擦系数等性能得到提高。
离子注入表面改性技术具有操作简单、效果明显、耐磨性好等特点，适用于各种金属、合金、陶瓷、复合材料等的表面改性。
四、金属氧化膜表面改性技术金属氧化膜表面改性技术是利用复杂氧化物薄膜在金属表面形成后进行化学或物理处理，达到改善金属表面性能的目的。
金属氧化膜层具有优异的机械、化学和光学性能，可以应用于涂层、纳米加工、生物医学等领域。
通过化学溶解、阳极氧化、热处理、UV光照、激光加工等技术对金属氧化膜进行改性处理，可以得到不同功能的金属表面涂层或化学成分。
以上仅仅是几种表面改性技术，实际上还有许多新型的表面改性技术正在不断探索和研究中。
金属材料的表面改性技术研究
金属材料的表面改性技术研究金属材料一直是重要的结构材料，在各行各业都有广泛的应用。
然而，由于金属材料在使用过程中可能面临腐蚀、磨损、疲劳等问题，因此需要对金属材料进行表面改性处理，以提高其性能和延长使用寿命。
本文将对金属材料表面改性技术的研究进行探讨。
一、金属材料表面改性技术1.1 热处理技术热处理是一种常用的金属材料改性技术，它通过加热和冷却过程改变金属材料的晶体结构和性能。
常见的热处理技术包括退火、淬火、正火等。
热处理可以使金属材料获得更好的强度、硬度和耐磨性，提高其耐腐蚀能力。
1.2 表面合金化技术表面合金化是一种通过在金属材料表面形成合金层来改善其性能的技术。
常见的表面合金化技术有化学气相沉积、电镀、扩散合金化等。
这些技术可以在金属材料表面形成均匀、致密的合金层，提高金属材料的抗磨损、耐腐蚀和耐高温性能。
1.3 表面涂层技术表面涂层技术是一种将覆盖物涂覆在金属材料表面的改性技术。
常用的表面涂层技术包括喷涂、电泳涂覆、物理气相沉积等。
涂层可以提供额外的保护层，防止金属材料与外界环境接触，延缓金属材料的腐蚀、磨损过程。
1.4 表面纳米结构化技术表面纳米结构化技术是一种通过控制金属材料表面的纳米结构来改性的技术。
这种技术可以形成纳米级的颗粒、膜层或纳米结构单元，改变金属材料的表面形貌和力学性能。
常用的表面纳米结构化技术有电化学刻蚀、溅射、离子束处理等。
二、金属材料表面改性技术的研究进展2.1 研究现状在金属材料表面改性技术的研究领域，国内外学者取得了许多重要进展。
他们通过优化改性工艺参数、开发新的改性材料和方法，不断提高金属材料的表面性能。
例如，应用化学气相沉积技术制备了高性能的硬质涂层，提高了金属材料的硬度和耐磨性能。
另外，表面纳米结构化技术也被广泛应用于金属材料的改性研究中，通过调控纳米结构单元的尺寸和形貌，进一步提高了金属材料的力学性能。
2.2 发展趋势随着科学技术的不断进步，金属材料表面改性技术也在不断发展。
液态金属材料的制备与改性
液态金属材料的制备与改性1. 引言液态金属材料是指具有金属特性的物质，在常温下呈现液态状态。
液态金属材料以其特殊的性质和广泛的应用领域而备受关注。
本文将介绍液态金属材料的制备方法以及改性技术。
2. 液态金属材料的制备方法2.1 熔融法熔融法是制备液态金属材料最常用的方法之一。
该方法通过将金属加热至其熔点以上，使其转变为液态。
常用的熔融法包括高频感应熔炼法、氩弧熔炼法等。
熔融法制备的液态金属材料具有高纯度、均匀性好的特点。
2.2 电磁激振法电磁激振法是一种利用电磁场的强迫性效应使金属处于液态状态的方法。
通过在金属表面施加高频强磁场，使金属产生涡流并发生磁阻尼，从而将金属加热至液态。
电磁激振法制备的液态金属材料具有较高的纯度和良好的均匀性。
3. 液态金属材料的改性技术3.1 合金化将液态金属材料与其他金属或非金属元素进行合金化可以改变其化学成分和性能。
合金化可以增加液态金属材料的硬度、抗腐蚀性以及导电性等性能。
3.2 精细化处理通过精细化处理可以调整液态金属材料的晶格结构和微观组织，从而改变其力学性能。
精细化处理包括淬火、时效处理等。
3.3 表面改性液态金属材料的表面改性可以增加其表面硬度、耐磨性以及抗腐蚀性等性能。
常用的表面改性技术包括涂覆、喷涂、电镀等。
4. 液态金属材料的应用领域4.1 新能源领域液态金属材料在新能源领域有着广泛的应用。
例如，液态金属材料可以作为太阳能电池片的基底材料，具有良好的导电性和耐腐蚀性。
4.2 电子领域液态金属材料在电子领域的应用也非常多样。
例如，液态金属材料可以用于制造柔性电子产品、导电线材等。
4.3 汽车工业液态金属材料在汽车工业中的应用越来越广泛。
例如，液态金属材料可以用于制造汽车发动机缸体、悬挂系统等部件。
5. 液态金属材料的前景和挑战液态金属材料具有优异的性能和广阔的应用前景，然而其制备方法仍然面临一些挑战。
例如，液态金属材料的制备成本较高，制备工艺复杂等问题仍待解决。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第1章 绪论
1.2 材料的发展与人类的 进步 钢、铝、钛、镁、铜世界年产量和我国年产量的变化图（ 20世纪初至今）
第1章 绪论 1.2 材料的发展与人类的 进步 其它材料的近代发展历程：
• 二十世纪初，人工合成有机高分子材料相继问世：1909年的酚醛树脂 （电 木）、1920年的聚苯乙烯、1931年的聚氯乙烯和1941年的尼龙。 • 二十世纪中叶，通合成及其它方法，制备出各种类型的先进陶瓷材料， 如： Si3N4, SiC, ZrO2等。 • 二十世纪中叶开始出现先进复合材料：树脂基已经得到广泛应用，金 属基复 合材料在汽车和航天航空领域开始应用，陶瓷基复合材料在1000－
金属材料改性原理
耿 林
哈尔滨工业大学 材料科学与工程学
第1章 绪论 1.1 材料的定义及分 类 材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其它产品的那些物
质。材料是物质，但不是所有的物质都可以称为材料。材料是人类赖以 生存和发展的物质基础。 按物理化学属性，材料可以分为：金属材料，无机非金属材料，有 机高分子材料，以及不同类型材料组成的复合材料。 按应用领域，材料可以分为：电子材料，航空航天材料，核材料， 建筑材料，能源材料，生物材料等。 按使用用途，材料可以分为：结构材料和功能材料。 按先进性，材料可以分为：传统材料和新材料（先进材料）。
过渡相θ”相形成
第二阶段：
•在θ”基础上长大。 •晶体结构为正方点阵：a=4.04A, c=5.8A。 •与母相保持部分共格。 •形状为圆盘状。 •尺寸与θ”相相比有明显长大。
过渡相θ’相形成
第2章 不改变整体成分的整体改性
2.1 相变强化
2.1.2 铝合金的固溶与时效强化 （5）Al-4%Cu合金的时效强化
③马氏体强度和硬度偏高，塑性和韧性偏差，需要回火改善其综合性能。
第2章 不改变整体成分的整体改性 2.1 相变强化
2.1.1 钢的马氏体相变强化
马氏体照片 珠光体照片
第2章 不改变整体成分的整体改性 2.1 相变强化
2.1.2 铝合金的固溶与时效强化 （1）合金元素在铝中的存在形式 ① 铝中常用的合金元素：Mg, Si, Cu, Zn等。
经过550℃固溶处理并淬火后，可以获得单相过饱和铝基固溶体非平衡相，再加 热到130℃时效，在过饱和固溶体中将发生以下析出过程： G.P.区 → θ ”→θ ’→θ 前期阶段： •靠浓度起伏的均匀形核。 •晶体结构与母相过饱和固溶体相同。 •与母相保持完全共格。 •形状为圆盘状。 •直径为一至几十纳米，厚度为几个原子层。
第2章 不改变整体成分的整体改性
2.3 变形强化
2.3.1 变形强化指数
绝大多数金属在室温下屈服后，要使塑性变形继续进行，必须不断增大应力， 在真应力真应变曲线上表现为流变应力不断上升，这种现象称为变形强化。 真应力和真应变的关系可以表示为：
C原子 Fe原子
• 碳在铁晶体结构的间隙位置处存在
• 在α铁中碳的最大溶解度是0.0218％ • 在γ铁中碳的最大溶解度是2.11％ ②形成化合物：Fe3C（含碳量为6.7％）
α铁
γ铁
第2章 不改变整体成分的整体改性 2.1 相变强化
2.1.1 钢的马氏体相变强化 （3）平衡冷却得到的相和组织 平衡相：铁素体＋渗碳体 平衡组织：
③ 影响时效强化效果的因素：
• 第二相的尺寸越小、含量越多、分布越均匀，时效强化效果越大。 • 第二相与基体共格，时效强化效果越大。
• 第二相的形状对强化效果有影响。
第2章 不改变整体成分的整体改性
2.1 相变强化
2.1.2 铝合金的固溶与时效强化 （5）Al-4%Cu合金的时效强化
Al-Cu合金中，室温下Cu在Al中的最大溶解度为1％左右，而550℃下Cu在Al中 的最大溶解度为5％左右。因此Al-4％Cu合金在室温下的平衡组织由Al基固溶体和化 合物CuAl2相组成。
位错穿越晶界时受阻及方向改变示意图
第2章 不改变整体成分的整体改性
2.2 晶粒细化强 2.2.2 晶粒尺寸与材料性能的关系 化
Hall-Petch equation：
sy— 屈服强度
sy= so+kyd-1/2
so，ky — 材料常数
d — 晶粒半径Biblioteka Hall-Petch 关系不适用于粗大晶粒和极细小晶粒尺寸。
第1章 绪论 1.2 材料的发展与人类的 进步 材料的发展是人类进步程度的重要标志，是人类社会发展的里程碑。
• 一百万年以前，人类开始进入旧石器时代，可以用石头作工具。 • 一万年以前，人类开始进入新石器时代，将石头加工成器皿和工具， 在8000 年前，开始人工烧成陶器，用于器皿和装饰品。 • 五千年以前，人类开始进入青铜器时代，青铜浇铸成型，人类开始大 量使用 金属，河南安阳的鼎，湖北隋县的编钟，西安的青铜车马等。 • 三千年以前，人类开始进入铁器时代，生铁冶炼及处理技术推动了农
② 合金元素在铝中的存在形式：
•形成置换固溶体，溶解度随温度提高而增大，在某一温度达到最大。 •与铝或其它合金元素形成化合物，如：Mg2Si, Al2Cu, Al3Zn等。 合金元素原子 铝原子
（2）平衡冷却得到铝合金的相和组织
① 平衡相：平衡铝基固溶体＋化合物
②平衡组织：化合物尺寸较大，与基体不共格，往往分布于晶界
第1章 绪论 1.4 材料科学技术发展的 重点
• 开发先进材料 材料制备新技术的开发；新材料的设计与制备； • 改进现有材料 传统材料的改性；先进复合材料的研制。 • 材料的应用 材料的应用要考虑的主要因素有：材料的使用性能；材料的使用寿 命及可靠性；材料制备、加工与使用期间与环境的适应性；价格。 • 科学仪器与检测装置
第1章 绪论 1.5 金属材料改性原理的主要内 容
整
相变强化，晶粒细化，
体
材 料 改 性
不改变整体成分 改变整体成分
变形强化 合金化， 复合强化
改
性 表
面
改 性
不改变表面成分
表面相变硬化，表面晶粒细化， 表面残余应力控制 表面合金化，表面复合化，
改变表面成分
表面涂层处理
第2章 不改变整体成分的整体改性 2.1 相变强化
•亚共析钢：铁素体＋珠光体 •共析钢：珠光体
（4）快速冷却得到的相和组织 非平衡相：马氏体 非平衡组织：
•低碳钢：板条状马氏体 •中碳钢：板条状马氏体＋片状马氏体
•过共析钢：珠光体＋渗碳体
•高碳钢：片状马氏体
性能特点：强度低，塑性好
性能特点：强度高，塑性低
第2章 不改变整体成分的整体改性 2.1 相变强化
2.1.1 钢的马氏体相变强化 （5）马氏体强化机理 ①固溶强化：过饱和间隙碳原子－晶格畸变－应力场－与位错交互作用－阻碍位错运动。 ②相变强化：相变切变特性－晶体内部晶体缺陷密度提高－阻碍位错运动。 ③时效强化：碳原子偏聚－碳化物弥散析出－钉轧位错－阻碍位错运动。 （6）马氏体的塑性和韧性 ①片状马氏体强度和硬度高，但塑性和韧性差。 ②板条状马氏体在具有较高的强度和硬度同时，塑性和韧性较高。
2.2 晶粒细化强 2.2.2 晶粒尺寸与材料性能的关系 化
冷变形黄铜退火后晶粒尺寸演化规律：
(a) (e)
(b) (f)
(c)
(d)
退火过程中再结晶和晶粒长大组织照片
(a)冷加工状态，33%CW； (b)再结晶起始阶，580oC 3s； (c)部分再结晶阶段，580oC 4s； (d)完全再结晶阶段，580oC 8s； (e)晶粒长大，580oC 15min； (f)晶粒长大，700oC 10min；
第三阶段： •在θ’相基础上长大。 •晶体结构为正方点阵：a=6.07A, c=4.87A。 •与母相不共格。 •形状为块状。 •尺寸很大。
平衡相θ相形成
时效强化：
•Al-Cu合金的时效强化相主要为G.P.区和θ”相。 •θ”相强化效果最大。 •出现θ’相后硬度开始下降。
第2章 不改变整体成分的整体改性
第1章 绪论 1.2 材料的发展与人类的 进步 金属材料的近代发展历程：
• 十八世纪发明了蒸汽机，十九世纪发明了电动机，对金属材料要求提 高。
• 1854年发明了转炉炼钢，1864年发明了平炉炼钢，1890年年产2800万 吨钢。
• 十九世纪末开始电炉炼钢，各种特殊钢相继问世：1987年的高锰钢、 1890年 的高速钢（W18Cr4V）、1903年的硅钢、1910年的奥氏体不锈钢 （Cr18Ni8)。
第2章 不改变整体成分的整体改性 2.1 相变强化
2.1.2 铝合金的固溶与时效强化 （3）铝合金的固溶强化 ① 合金元素存在状态：全部合金元素过饱和固溶在基体铝中。
② 固溶强化机理：合金元素与铝原子尺寸差－晶格畸变－应力场－
与位错交互作用－阻碍位错运动。
③ 影响固溶强化效果的因素：
• 合金元素与铝原子尺寸差越大，固溶强化效果越大。 • 合金元素的过饱和度越大，固溶强化效果越大。
（1）提高凝固速率，增加过冷度，提高形核率，从而细化晶粒。 （2）强塑性变形，随后退火热处理，产生细小再结晶晶粒。 （3）物理气相沉积法、化学气相沉积法、等离子体沉积法、机械合金化法、等径角挤压 法(ECAP)、高压扭转法等晶粒细化工艺方法。
等径角挤压法示意图及纯Cu八道次微观组织
第2章 不改变整体成分的整体改性
2.1 相变强化
2.1.2 铝合金的固溶与时效强化 （5）Al-4%Cu合金的时效强化
a)
b)
c)
d)
(000) 90o (020) (200)
q？phase
2024Al合金中第二相析出强化组织照片 2024Al合金中GP区及q ，析出相
第2章 不改变整体成分的整体改性
2.2 晶粒细化强 2.2.1 晶粒细化方法 化
2.1.1 钢的马氏体相变强化 （1）纯铁的同素异构转变