材料表面技术 结业论文.doc

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1、材料表面技术结业论文姓名：班级:学号：激光表面处理技术1.激光表面改性的原理及工艺激光的特点激光具有高逆色性，高亮度，高方向性，高能量性，高相干性等特点。2.激光表面处理的原理及特点激光是一种相位一致，波长一•定，方向性极强的电磁波，激光束由一系列反射镜和透镜来控制，可以聚焦成直径很小的光（直径只有0.1mm）,从而可以获得极高的功率密度（104~109W/cm2）0激光与金属之间的互相作用按激光强度和辐射吋间分为儿个阶段:吸收光束、能量传递、金属组织的改变和激光作用的冷却等。它对材料表面可产生加热、熔化和冲击作用。随着大功率激光器出现，以及激光

2、束调制、瞄准等技术的发展，激光技术进入金属材料表面热处理和表面合金化技术领域,并在近几年得到迅速发展。激光表面处理是采用大功率密度的激光束，以菲接触性的方式加热材料表面,借助于材料表面本身传导冷却，来实现其表面改性的工艺方法。它在材料加工小的优点如下：1）能量传递方便，可以对被处理工件表面有选择的局部强化；2）能量作用集屮，加工吋间短，热影响区小，激光处理后，工件变形小；3）处理表面形状复杂的工件，而且容易实现自动化生产线；4）改性效果比普通方法更显著，速度快，效率高，成本低；5）通常只能处理一些薄板金属，不适宜处理较厚的板材；6）由于激光对人眼

3、的伤害性影响工作人员的安全，因此要致力于发展安全设施。1.工艺（1）工件表面预处理黑化处理：在工件表面置入一•层吸光能强化涂层（控制激光处理的部位）涂层要求：吸光能力强方便附着性，不分解，易清理。方法：化学反应，涂层，电镀。（2）工艺参数激光输出功率：P激光功率密度：Q光尺寸：S扫过速度：v扫过时间：H4激光表面处理技术的应用及发展（1）激光表面淬火激光淬火乂称为激光相变硬化，是指以高能密度的激光束照射工件表面,使其需要硬化部位瞬间吸收光能并立即转化为热能，从而使激光作用区的温度急剧上升形成奥氏体，经随后的快速冷却，获得极细小马氏体和其他组织的高

4、硬化层的一种热处理技术。其主要特点有：1）材料表面的高速加热和高速自冷。加热速度可达104〜109°C/s,冷却速度可达104°C7s,这就有利于提高扫描速度及相应的生产率。2）激光淬火处理后的工件表而硬度高，通常比常规淬火硬度高5%、20%,可获得极细的硬化层组织。3）由于激光加热速度快，因而热影响区小，淬火应力及变形小。一•股认为激光淬火处理几乎不产生变形，而且相变硬化可以使表面产生大于4000MPa的压应力，有助于提高零件的疲劳强度；但厚度小于5mm的零件其变形仍不可忽视。4）可以对形状复杂的零件和不能用其它常规方法处理的零件进行局部硬化处

5、理，如具有沟槽的零件。5）激光淬火工艺周期短，生产效率高，工艺过程易实现计算机控制，自功化程度高，可纳入生产流水线。6）激光淬火靠热量由表及里的传导自冷，无需冷却介质，对环境无污染。发展方向：激光淬火由于以上优点而得到较为广泛的应用。发动机缸体表面淬火，对使缸体耐磨性提高3倍以上；热轧钢板剪切机刃口淬火与同等未处理的刃口相比寿命提高了一倍左右；而且激光表面淬火还应用在机床导轨淬火、齿轮齿面淬火、发动机曲轴的曲颈和凸轮部位局部淬火以及各种工具刃口激光淬火。美国通用汽车公司自1974年首次将C02激光器用于激光淬火以来，先后建立了17条激光热处理生产

6、线，每口可处理零件3万件。该公司对易磨损的汽车转向器齿轮内表面用激光处理出五条耐磨带，克服了磨损问题，口棊本无变形。我国也在积极进行激光淬火的研究和应用实践,天津渤海无线电厂采用美国820型1.5RW横流C02激光器对硅钢片模具进行表而淬火，大大提高了耐磨性，使用寿命提高了10倍。青岛激光技工屮心采用H.b3kW级横流C02激光器，对柴油机气缸孔进行表面淬火取代了硼缸套，耐磨效果优良，配副性优良，经济效益显著。（2）激光表面熔敷激光表面熔敷技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化，光束移开后自激冷却的一种表面强化方法，具有

7、以下特点：1）冷却速度快（高达106K/s）,组织具有快速凝固的典型特征；2）热输入和畸变较小,涂层稀释率低（一般小于5%）,与基体呈冶金结合；3）粉末选择几乎没有任何限制，特别是在低熔点金属表而熔敷高熔点合金；4）能进行选区熔敷，材料消耗少，具有卓越的性能价格比；5）光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷；6）工艺过程易于实现自动化。发展方向：进入20世纪80年代以来，激光熔敷技术得到了迅速的发展,H前己成为国内外激光表而改性研究的热点。正是由于理论上的支持和实践的需要，激光熔敷技术在工业化上迈出了巨大的一步，其应用领域非常宽，它可以用于机械制造与维

8、修、汽车制造、纺织机械、航海与航天和石油化工等领域。在刀具、模具、阀体丄熔敷陶瓷层已获得广泛的应用。此外，对灰铸铁的汽车发动机排气阀进行