先进金属材料改性方法研究摘要为了适应当今社会快速发展的需要，金属材料，尤其是钢铁,一方面是由于它木身具有比其他材料更加优越的综合性能，能够更适丿应科技和牛活方面提出的各种不同的要求；另一方血，是由于它自身蕴藏着性能、数量、质量等方面的巨大潜力，能够随着口益增长的要求不断发展和更新。特别是对于后者，下面将以当今最为热门的金属材料表面改性技术进行探讨，主要包括激光表面改性、离子注入法、物理气相沉积法和热喷涂等，简述金属材料改性技术的研究和发展现状，对各种技术的原理和应用状况分别加以描述，最后总结了材料表血改性技术的发展前景。关键词先进金属材料改性金属改性方法：TG11文献标识码：A1金属材料改性发展特点金属材料，特别是钢铁材料，目前世界发展动向表现为：(1)高性能,低成本；(2)节能，环保；(3)可冋收，并且能循环利用；(4)提高比强度，减少构建重量。研究的中心内容是：金属材料的成分、组织结构、性能三者之间的关系及变化规律。成分、结构和组织三者既相互区别，乂相互渗透，在不同程度上相互制约着，综合决定金属材料的性能。化学成分是基础，在其一定时，某些性能由结构类型所控制。2先进金属材料改性方法研究2.1热喷涂热喷涂技术是利用热源对金属、非金属等喷涂材料进行加热，将熔融的粒子雾化、喷射并沉积到基材表血上，形成特殊表血涂层的方法。热喷涂分为电弧喷涂、火焰喷涂和等离子喷涂等。近年来，热喷涂防腐技术在我国得到推广应用，如葛洲坝二期工程、南京长江大桥、运河大桥部分钢结构采用了喷锌或喷铝防腐工艺。电弧喷涂仅适用于喷涂金属线材，该工艺设备简单、成本低、效率高主要用于腐蚀防护和修复。火焰喷涂是以氧一乙烘的燃烧为热源的热喷涂，适于现场施工，大多采用喷涂铝、锌用丁对钢构件进行腐蚀防护。近儿年来超音速火焰喷涂法己成为世界热喷涂的研究热点。等离子喷涂是釆用非转移弧电离某种气体形成高温等离子射流，把粉末引入其中，使之加热到高温，并被射流加速而冲击到基体表面形成涂层。和其它热喷涂技术相比，等离子喷涂具有如下特点：①等离子弧温度高，能量集中。这就使得等离子喷涂能够喷制其它热喷涂工艺难以实现的高熔点材料的喷涂；②电离度高、弧柱挺拔、稳定性好。这对于保证喷涂质量有重要的意义；③可控性好。通过气体的选择和改变压缩效应的外因条件,容易获得所需的气氛和电弧参数。2.2物理气相沉积法将金属、合金或化合物放在真空室中蒸发，使这些气相原子或分子在一定条件下沉积在工件表面上的工艺称为物理气相沉积（简称PVD）o冃前PVD技术发展主要有以下儿种类型：（1）热阴极法。源于Balzers的技术，主要用于TiN等薄膜的制备。（2）磁控溅射附加阴极电弧法。目前国内己较多采用该技术，可用于多种薄膜的制备。（3）磁控溅射法。近年来，磁控溅射技术一直是国内涂层业的重点发展方向，先后出现了非平衡磁控溅射技术、磁控溅射加辅助离子源技术等，可制备各类薄膜。（4）阴极电弧法。国内己由小圆型阴极电弧技术发展到大面积阴极电弧技术及柱型靶阴极电弧技术，主要用于TiAlN等薄膜的制备。2.3离子注入法离子表面改性技术主要包括离子镀、离子注入和离子化学热处理等。离子镀技术主要有蒸发源离子镀、多弧离子镀和磁控溅射离子镀等。其中磁控溅射离子镀是由磁控溅射技术与溅射离子镀技术有机结合而成。其施镀工艺不同于普通离子镀，可得到耐磨性、耐（下转第88页）（上接第80页）蚀性、耐热性不同的镀层。利用磁控溅射离子镀技术强化阀座表血的试验研究为阀座表面强化开辟了一条新途径。离子注入技术是将预先选择元素的原子离化后，经电场加速，使其获得高能量，然后将其打入材料中的过程。该技术作为改变材料表面物理、化学、电磁学和力学性能的有效手段，在世界范围内得到广泛应用。冃前投入运行的离子注入机主要为氮注入机。离子化学热处理的基木原理是：将工件置丁真空室内，英间充以适当分压的渗剂气体（氮气或碳氢化合物），在外加直流电压的作用下，电子从工件向真空室壁运动，当含渗剂的混合气体分子被电子碰撞离化时，产生辉光放电。新形成的正离子将向工件加速，当与工件表面发生碰...