航空材料的表面处理

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1、南昌航空大学科技学院学士学位论文航空材料的表面处理第一章：概论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。但是，表面工程的迅速发展还是从19世纪工业革命才开始，20世纪80年代成为世界上10大关键技术，进入20世纪90年代发展势头更猛，出现了表面工程研究的热潮，几乎涉及了工业的各个领域，表面工程技术仍将是主导21世纪的关键技术之一。航空装备和其他机械产品的故障往往是因为个别零件失效造成的，而零件部件失效往往是由于

2、局部表面发生问题造成的—腐蚀从零件表面开始，摩擦磨损在零件表面发生，疲劳裂纹由零件表面向里延伸。如果表面质量提高了，航空装备和机械产品的性能也会大幅提高。随着科学技术的发展，对航空装备和机械产品零件表面的性能要求越来越高，即要求能在高速、高温、高压、重载以及腐蚀介质工况下可靠而持续地工作，这就对制造和维修技术提出了挑战，从而推动表面工程学科的发展。表面工程是改善机械零件、电子电器元件等基体材料表面性能的一门学科。它将材料表面与基体一起作为一个系统经行设计，利用各种物理、化学或机械等方法和技术，使材料表面获得具有与基体不同性能的

3、系统工程。表面工程既可对材料表面改性，制备各种性能的涂层、镀层、渗层等涂覆层，成倍地延长机件的寿命；又可对废旧机件进行修复；还可以用来制备新材料。目前表面工程已成为绿色再制造工程的关键技术之一。1.1表面工程的定义、作用以及目的1.1.1表面工程的定义表面工程是经过表面预处理后，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、形态和赢利状态等，以获得所需要表面性能的系统工程。1.1.2表面工程的作用回顾近代中外航空历史，由于腐蚀或腐蚀引起的零件疲劳破损和不适当表面处理技术导致飞机失事的重

4、大事故以及带来的巨大经济损失之事例是屡见不鲜的。表面防护技术对航空产品可靠性起重要的保证作用。1）13南昌航空大学科技学院学士学位论文金属材料及其制品的腐蚀、磨损及疲劳断裂等重要损伤，一般都是从材料表面、亚表面或因表面因素而引起的，它们带来的破坏和经济损失是十分惊人的。例如，仅腐蚀一项，据统计全世界钢产量的110由于腐蚀而损耗，工业发达国家因损失破坏造成的经济损失占国民经济总产值的2%~4%，美国1995年因腐蚀造成的损失至少3000亿美元，我国每年因腐蚀造成的损失至少达2000亿元。磨损造成的损失与之相近，因此，采用表面改

5、性、涂覆、薄膜及复合等工艺技术，加强材料表面防护，提高材料表面性能，控制或防止表面损坏，可延长设备、工件的使用寿命，获得巨大的经济利益。1）表面工程不仅是现代制造技术的重要组成与基础工艺之一，同时又为信息技术、航天技术、生物工程等高新技术的发展提供技术支撑。例如，人造卫星的头部椎体及翼前沿，表面工作温度几千度，甚至10000℃，采用了隔热涂层、防火涂层和抗烧蚀涂层等复合保护基体金属，才能保证其正常运行。2）利用表面工程技术，使材料表面获得它本身没有而又希望具有的特殊功能，而且表层很薄，用材十分少，性价比高，节约材料和节省能源，

6、减少环境污染，是实现材料可持续发展的一项重要措施。3）表面工程技术在制备新型材料方面具有特殊的优势。例如非晶态金属或合金具有优异的耐蚀性、耐磨性、高导磁性、高强韧性、低膨胀性等，采用气相沉积、电镀、热喷涂、激光表面改性等技术都可以获得非晶态薄膜或特种性能涂层。其他的如金刚石膜、超导薄膜、纳米多层膜、纳米粉末、碳60等。4）随着表面工程与科学的发展，表面工程的作用进一步扩展。通过专门处理，根据需要可赋予材料及其制品具有绝缘、导电、阻燃、红外吸收及防辐射、吸收光波、吸声防噪、防玷污性等多种特殊功能。1.1.3表面工程的目的1）提高

7、金属材料抵御环境作用的能力。如提高材料及其制品耐腐蚀、抗高温氧化、耐磨减擦、润滑及抗疲劳性能等，从而延长其使用寿命。2）根据需要，赋予材料及其制品表面机械功能、物理功能和多种特殊功能、声光磁电转换及存储记忆的功能；制造特殊新型材料及复合基材。3）赋予金属或非金属制品表面光泽的色彩、图案、优美外观，如航空飞机的外观装饰。4）实现特定的表面加工来制造构件、零件和元件等。5）修复磨损或腐蚀损坏的零件；挽救加工超差的产品，实现再制造工程。13南昌航空大学科技学院学士学位论文6）获得各种特定的性能，如耐酸、耐碱、耐特种介质的膜质、涂层可

8、以提高材料耐各种介质腐蚀的性能；耐热、导热、吸热或热反射等功能表面处理层可以改善各种材料的热性能；具有导电、绝缘、电磁屏蔽等特性的镀层、涂层可以提高和改善材料的电磁性能。其他的如改善非金属材料的耐候性、抗老化性能以及提高材料表面吸收雷达波性能可以达到飞机隐身的目的等等。1.2