【正文】 。1983年我國也曾對(duì)腐蝕作過調(diào)查，當(dāng)時(shí)的結(jié)論為我國因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失至少在400億元人民幣以上。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界能源的1/3一1/2由于摩擦磨損而消耗掉，機(jī)械零件80%的失效的原因是摩擦磨損，而每年出于腐蝕造成的直接損失大約占整個(gè)國民生產(chǎn)總值的1%一4%。眾所周知，磨損和腐蝕均發(fā)生于機(jī)件表面的材料流失過程，而且其他形式的機(jī)件失效也多是從表面開始。盡管磨損與腐蝕是不可避免的，但是若采取有力措施，還是可以提高機(jī)件的耐磨性、耐蝕性的。金屬表面工程技術(shù)主要是利用各種表面涂層即面改性技術(shù)賦予基體材料本身所不具備的特殊的力學(xué)、物理或化學(xué)性能，如高硬度、高耐磨性、減摩性、抗高溫氧化性、抗輻射性等，而基體本身所具有的特性不會(huì)受到很大影響。另外，采用現(xiàn)代表面工程技術(shù)，不但可以大幅度的提高工件的質(zhì)量和性能，成倍的延長使用壽命，而且技術(shù)上成熟，工藝上簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)上可行，獲得了事半功倍的效果。因此，近二十年來表面工程技術(shù)發(fā)展迅速，不斷完善，逐步形成一門獨(dú)立的學(xué)科。金屬材料表面改性技術(shù)，也就是運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)，改變材料表面、亞表面的成分、結(jié)構(gòu)和性能的處理技術(shù)，主要包括表面形變強(qiáng)化，表面相變強(qiáng)化、離子注入表面強(qiáng)化、表面擴(kuò)散滲入強(qiáng)化以及化學(xué)轉(zhuǎn)化等。表面改性技術(shù)的應(yīng)用使基體材料表面具有原來沒有的性能，這就大幅度的拓寬了材料的應(yīng)用領(lǐng)域，充分發(fā)揮了材料的潛力。例如: 、昂貴的材料制造機(jī)器零件，而不降低甚至超過原機(jī)件的質(zhì)量。，各取其長，解決單一材料解決不了的問題。: ，修復(fù)磨損、腐蝕的零件。、化學(xué)性能，有助于某些尖端技術(shù)開發(fā)。 噴丸強(qiáng)化是在受噴材料的再結(jié)晶溫度下進(jìn)行的一種冷加工方法，將大量高速運(yùn)動(dòng)的彈丸(鑄鐵丸、鋼丸、玻璃丸、硬質(zhì)合金丸等)噴射到工件表面上，猶如無數(shù)的小錘反復(fù)錘擊金屬表面，使零件表層和次表層金屬發(fā)生一定的塑件變形、從而在塑性變形層中產(chǎn)生金屬特有的冷作硬化，還產(chǎn)生一層殘余壓應(yīng)力。使材料的抗腐蝕和抗疲勞斷裂的能力大幅提高，零件的可靠性、耐久性得到提高或改善，還可以實(shí)現(xiàn)表面清理、光潔度加工、成形、校正和機(jī)械強(qiáng)化等多種功能。該方法具有實(shí)施方便、效果顯著、適應(yīng)面廣、消耗低等多種優(yōu)勢(shì)，在飛機(jī)、坦克、汽車和各種機(jī)械設(shè)備的齒輪、軸承、焊接件、彈簧、渦輪盤、葉片及模具、切削工具等的表面清理和提高使用壽命與防腐能力方面發(fā)揮了重要的作用。近年來在噴丸強(qiáng)化領(lǐng)域出現(xiàn)的微粒沖擊、微粒鑲嵌鍍膜技術(shù)以及中科院金屬研究所盧柯、劉剛等人開發(fā)的超聲噴丸(高頻)和高能噴丸(低頻)新技術(shù)，在降摩擦系數(shù)、提高材料耐磨能力、延長使用壽命、簡(jiǎn)化氮化過程等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性。然而噴丸參數(shù)與工件性能的提高之間未建立量化聯(lián)系，缺乏噴丸過程的定量化析以及與此相關(guān)的參數(shù)優(yōu)化，噴丸參數(shù)的選擇只能依靠性能試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)，造成的結(jié)是大量消耗人力、物力，浪費(fèi)時(shí)間，并且不一定具有最佳的效果，極大地制約了噴技術(shù)的發(fā)展。激光表面強(qiáng)化是用一定掃描速度的激光束照射被處理的金屬表面，在很短的時(shí)間內(nèi)激光的能量被處理表面吸收而產(chǎn)生高溫，當(dāng)激光束移開后，被處理面迅速冷卻，從而達(dá)到表面強(qiáng)化的目的。激光表面強(qiáng)化具有工件氧化小、幾乎無變形和加熱、冷卻速度快等特點(diǎn)，可以行局部的選擇性淬火和局部合金化處理，能夠很快的賦予金屬表面很高的硬度和耐勝。因激光功率密度和作用時(shí)間不同，可以對(duì)金屬表面進(jìn)行相變硬化、沖擊硬化、屬表面合金化、表面涂覆等多種方法的處理[川。激光表面強(qiáng)化方式有:(l)激光表面相變強(qiáng)化激光相變強(qiáng)化是被處理材料在固態(tài)下經(jīng)受激光輻照，其表面被迅速加熱到奧氏化溫度以上，并在激光停止輻射后快速自淬火得到馬氏體組織的一種工藝方法，所又稱激光淬火。激光輻照材料內(nèi)部的熱傳導(dǎo)與時(shí)間的平方根成正比，金屬表面溫度激光輻照停留時(shí)間的平方根成正比。因此，通過控制光束直徑和掃描速度，可以調(diào)節(jié)溫度和加熱的深度。(2)激光熔凝激光熔凝又稱激光上釉，是利用能量密度很高的激光束在金屬表面連續(xù)掃描，使之形成一層非常薄的熔化層，并且利用基體的散熱作用使熔池中的金屬能夠快速冷卻、凝固，使金屬表面產(chǎn)生特殊的微觀組織的一種表面強(qiáng)化方法激光熔凝比激光相變強(qiáng)化要求更高的功率密度，激光熔凝所需的功率密度相當(dāng)于激光固體相變強(qiáng)化的三倍。激光熔凝可以硬化激光淬火不能硬化的合金。激光熔凝的工藝條件一般為:能量密度103000Mw/m2，惰性氣體保護(hù)用于防表面氧化。(3)激光合金化激光合金化是用激光將基體表面熔化，同時(shí)加入合金元素，在以基體為溶劑、合金元素為溶質(zhì)的基礎(chǔ)上構(gòu)成所需合金層的一種技術(shù)。在激光合金化過程中，合金元素快速向熔池?cái)U(kuò)散，在短時(shí)間內(nèi)可以獲得所希望的合金化深度。借助這種方法可以在樣品表面產(chǎn)生預(yù)定化學(xué)組分、化學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的合金，微觀結(jié)構(gòu)的精細(xì)程度將取決于凝固的速度。合金化的一種方法是在工件表面涂覆適當(dāng)?shù)姆勰┗旌衔?，其中涂覆方法有兩種:一是噴涂懸浮在醇中的粉末混合物以形成松散堆積的涂層。另一種是覆懸浮在有機(jī)粘結(jié)劑中的料漿。合金化的另一種方法是選擇合適的保護(hù)氣體進(jìn)行氣反應(yīng)。(4)激光熔覆激光熔覆是用激光將按需要配制的合金粉末熔化，成為熔覆層的主體合金，同基體金屬有一薄層熔化，與之構(gòu)成冶金結(jié)合的表面處理技術(shù)。它與激光合金化不同是基體對(duì)表層合金的稀釋度為最小，熔覆層具有與基體完全不同的微觀結(jié)構(gòu)特征，光能夠把高熔點(diǎn)合金熔化在低熔點(diǎn)的工件上。激光表面強(qiáng)化的特點(diǎn): ，如深孔壁及深溝底、側(cè)面等特殊部位均可以使用光進(jìn)行表面強(qiáng)化處理: ，并能夠準(zhǔn)確的控制處理區(qū)域的深度以及形狀，輸入熱量少且熱處理變形小。，表面強(qiáng)化時(shí)間短: ，不需要介質(zhì)，熱源潔凈，無環(huán)境污染。，只加工必要部分，不影響基體的機(jī)械性能。，只需少量的表面加工。激光表面強(qiáng)化也存在一些缺點(diǎn)而制約其廣泛的應(yīng)用:激光器受功率限制，導(dǎo)致其強(qiáng)化面積小，而且相鄰兩個(gè)強(qiáng)化帶之間存在回火軟化現(xiàn)象，再者就是設(shè)備價(jià)格較貴，只能取代部分熱處理方式，應(yīng)選擇產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益較大的零部件予以應(yīng)用。離子注入技術(shù)是在真空中將注入的原子電離成離子，由引出系統(tǒng)引出離子束流使帶電離子在強(qiáng)電場(chǎng)下加速，直接注入到置于靶室的固體材料表面，從而形成一定深度離子注入層，同時(shí)改變表層的結(jié)構(gòu)和成分，以獲得新的性能的表面處理工藝。，其優(yōu)點(diǎn)主要有: 離子注入可以向金屬或合金材料注入任何所需元素，被注入的元素不受合金系統(tǒng)平衡相圖中固溶度的限制。使得一些在液態(tài)都難以互溶的元素，形成固溶體，如W注入Cu可以得到1%的固溶體，得到一般方法難以獲得的新相。離子注入可以獲得過飽和固溶體、化合物和非晶態(tài)合金。通過離子注入能形成化合物，如Ti和C離子分別注入鋼，可以在鋼表面形成TiC。通過檢測(cè)注入電參數(shù)，自由支配注入離子的能量和劑量，能夠精確的控制注入元素的數(shù)量和深度。離子注入的濃度可以很大，與擴(kuò)散系數(shù)無關(guān)。處理過程是依賴于離子的高能量，而不是靠熱能滲浸到工件表面內(nèi)，不存在變形問題。離子以高速注入工件表面，引起點(diǎn)陣損傷，形成密集的位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)，使表面獲得化，增加耐磨性和力學(xué)性能，而且在表面上產(chǎn)生壓應(yīng)力。離子注入技術(shù)也存在一定局限性。如離子注入的直線性難于處理復(fù)雜件，特別對(duì)于小截面的深孔無法處理，注入層較薄，離子注入設(shè)備價(jià)格昂貴，維護(hù)技術(shù)比較雜等。它是在工件表面涂覆一層或多層超硬化合物，如TiC，VC，NbC，氧化鋁等，獲高硬度、高熔點(diǎn)的覆膜，從而來改善工件的性質(zhì)。實(shí)施這種技術(shù)的主要方法有:CVD法、PVD法等幾種方法。l，(CVD)CvD法是將低溫下氣化的金屬鹽(通常為金屬鹵素化合物)與加熱到高溫的基接觸，通過與碳?xì)浠衔锖蜌溥M(jìn)行反應(yīng)，在基體表面上沉積所要求的金屬或金屬間合物。(PVD)物理氣相沉積法(PVD)處理是用物理方法把預(yù)涂的物質(zhì)涂覆在工件表面的熱處理技術(shù)。PVD處理有真空蒸鍍、真空濺射和離子鍍等幾大類。其中，真空蒸鍍效果較差，目前主要投入應(yīng)用的是后兩種方法。熱噴涂是一種采用專用設(shè)備利用熱源將金屬和非金屬材料加熱到熔化或半熔化狀態(tài)，用高速氣流將其沖成微小顆粒并噴射到工件表面，形成覆蓋層，以提高機(jī)件耐磨、耐熱等性能的表面工程技術(shù)。熱噴涂是20世紀(jì)初發(fā)明的，開始主要是噴涂鋅、鋁等低熔點(diǎn)金屬，第二次世界大戰(zhàn)期間，線材火焰噴涂開始用于零件修復(fù)。因?yàn)椴灰馃嶙冃渭把趸膬?yōu)點(diǎn)而受到重視，進(jìn)而出現(xiàn)火焰粉末噴涂。50年代研制出自熔性合金粉末和放熱型復(fù)合粉末，改善了涂層的多孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了涂層與基體間的冶金結(jié)合，極大地?cái)U(kuò)大了噴涂的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著航空航天等尖端技術(shù)的發(fā)展，熱噴涂方法得到了不斷的改進(jìn)和完善。熱噴涂方法的特點(diǎn):(1)基材幾乎不受限制，其中包括金屬材料、陶瓷材料、非晶態(tài)材料、木材、布、紙等。(2)涂層材料種類廣泛，包括金屬及其合金、塑料、陶瓷以及它們的復(fù)合材料。(3)噴涂零件不受尺寸和形狀限制，可以進(jìn)行整體噴涂，也可以進(jìn)行局部表面噴涂，特別是大型件的局部表面噴涂強(qiáng)化或修復(fù)，既經(jīng)濟(jì)又方便。(4)除火焰噴涂外，其他噴涂方法基體受熱溫度低，組織性能變化很小，工件變形小。熱噴涂是一種適用性很廣的表面改性方法，它可以噴涂可以很多材料，可以用于各種基體表面噴涂，而且涂層厚度可以控制。但是，涂層強(qiáng)度低，空隙率較高涂層均勻性較差等不足限制了其應(yīng)用。上述噴丸強(qiáng)化、激光表面強(qiáng)化、離子注入強(qiáng)化、超硬化合物表面涂覆表而強(qiáng)化、化學(xué)熱處理強(qiáng)化、熱噴涂等各種表面強(qiáng)化技術(shù)均可顯著提高產(chǎn)品的硬度、耐磨等性能，延長產(chǎn)品的壽命。但是上述各種表而強(qiáng)化方法都具有各自的缺點(diǎn)，單獨(dú)使用，有時(shí)難以達(dá)到一些零件的強(qiáng)化要求。熱處理技術(shù)是一種深表層強(qiáng)化技術(shù)，并且它高效、低耗、無污染，工藝上易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)各種工程金屬材料均具有適應(yīng)性，為傳統(tǒng)工程金屬及合金能賦予更高的性能和更多的功能，符合現(xiàn)代材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，具有較好學(xué)術(shù)價(jià)值的應(yīng)用前景。