1)非晶材料与非晶镀层
非晶材料具有很好的强度、硬度与耐腐蚀性能,但其韧性较差,易发生脆性断裂,因此在工程上很少也很难采用非晶材料来制造零件。目前比较成熟的表层非晶层的制备技术有非晶镀层,非晶涂层和激光表面非晶化等。
非晶镀层具有优异的物理、化学、腐蚀、抗氧化等性能,常用的方法是化学镀,如工业上常用的Ni-P化学镀层,不仅玻璃态非晶结构镀层的厚度可以控制,而且强度、韧性和硬度匹配性很好,镀层与基体的结合力很高,具有很好的钝化能力。化学镀非晶层的化学稳定性主要取决于镀层中磷的含量与孔隙率,磷化物的存在使非晶镀层的腐蚀电位升高,非晶层内的孔隙率低也是提高其耐蚀性的原因之一。
2)非晶涂层润滑
非晶涂层主要用在零件的摩擦表面制成干膜的固体润滑剂,涂层一般都较薄,因此几乎可以用于所有的摩擦部位而无需改变部件的尺寸。与其他常规的油质润滑层相比,非晶涂层润滑技术,可以高低温、高负荷、超高真空、强氧化还原和强腐蚀、强辐射等环境中确保摩擦部位得到有效润滑,且具有一定的承载能力和无污染、无泄漏等优点,在特殊使用条件下还可阻止或减少机械振动和噪声,因此非晶涂层作为干膜润滑剂在模具上具有很好的应用前景。
3)激光非晶化技术
激光非晶化也称为激光上釉处理,是指采用高功率密度的激光束照射到金属表面,使其表面薄层快速熔化,然后超急冷凝固(106℃/s),在金属表面获得非晶态层的方法。激光非晶化具有快速、低成本、容易控制等特点。激光功率密度107W/cm2~108W/cm2,冷却速度107℃/s~1010℃/s,处理深度0.001mm~0.1mm。非晶态金属(金属玻璃)与对应的晶体金属相比,具有优异的各向同性的力学、物理(如电、磁等)和化学性能。
激光非晶化表面强化技术,可使金属表面获得高的强度、韧性、硬度、耐磨性以及抗腐蚀和抗氧化性,适用于Fe基、Ni基、Co基、Al基合金等材料表面非晶化处理,显著提高其耐腐蚀、抗氧化、耐磨损性能,同时具有优良的电、磁特性及力学性能。
激光非晶化需要的功率密度和扫描速度远高于激光熔凝处理,表面熔化层(熔体)的厚度(1um~10um)也远小于熔凝处理时的熔化深度(以mm计算)。在这样的加热条件下激光非晶化时,表面薄层能在极短时间内熔化并高度加热,而相邻基体几乎是冷态,即在熔体和相邻基体之间有很大的温度梯度。在此温度梯度作用下,熔体超快速冷却,过冷的液体以极大的冷却速度冷却到“冷冻”温度(玻璃化温度或称晶化温度,此温度远低于晶体的实际结晶温度)以下,从而在表层形成非晶态。不同金属材料形成非晶态要求达到的冷却速度不一样,例如钢形成非晶态的临界冷却速度为108℃/s,而纯铝则大于1010℃/s。
 


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