【正文】 。1983年我國也曾對腐蝕作過調(diào)查，當時的結(jié)論為我國因腐蝕造成的經(jīng)濟損失至少在400億元人民幣以上。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界能源的1/3一1/2由于摩擦磨損而消耗掉，機械零件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)生于機件表面的材料流失過程，而且其他形式的機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、物理或化學性能，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，工藝上簡便，經(jīng)濟上可行，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，逐步形成一門獨立的學科。金屬材料表面改性技術(shù)，也就是運用現(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化，表面相變強化、離子注入表面強化、表面擴散滲入強化以及化學轉(zhuǎn)化等。表面改性技術(shù)的應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用領域，充分發(fā)揮了材料的潛力。例如: 、昂貴的材料制造機器零件，而不降低甚至超過原機件的質(zhì)量。，各取其長，解決單一材料解決不了的問題。: ，修復磨損、腐蝕的零件。、化學性能，有助于某些尖端技術(shù)開發(fā)。 噴丸強化是在受噴材料的再結(jié)晶溫度下進行的一種冷加工方法，將大量高速運動的彈丸(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，還可以實現(xiàn)表面清理、光潔度加工、成形、校正和機械強化等多種功能。該方法具有實施方便、效果顯著、適應面廣、消耗低等多種優(yōu)勢，在飛機、坦克、汽車和各種機械設備的齒輪、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。近年來在噴丸強化領域出現(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的參數(shù)優(yōu)化，噴丸參數(shù)的選擇只能依靠性能試驗或經(jīng)驗，造成的結(jié)是大量消耗人力、物力，浪費時間，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，在很短的時間內(nèi)激光的能量被處理表面吸收而產(chǎn)生高溫，當激光束移開后，被處理面迅速冷卻，從而達到表面強化的目的。激光表面強化具有工件氧化小、幾乎無變形和加熱、冷卻速度快等特點，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間不同，可以對金屬表面進行相變硬化、沖擊硬化、屬表面合金化、表面涂覆等多種方法的處理[川。激光表面強化方式有:(l)激光表面相變強化激光相變強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)部的熱傳導與時間的平方根成正比，金屬表面溫度激光輻照停留時間的平方根成正比。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化方法激光熔凝比激光相變強化要求更高的功率密度，激光熔凝所需的功率密度相當于激光固體相變強化的三倍。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，同時加入合金元素，在以基體為溶劑、合金元素為溶質(zhì)的基礎上構(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擴散，在短時間內(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)生預定化學組分、化學性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的合金，微觀結(jié)構(gòu)的精細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?shù)姆勰┗旌衔铮渲型扛卜椒ㄓ袃煞N: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氣體進行氣反應。(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，光能夠把高熔點合金熔化在低熔點的工件上。激光表面強化的特點: ，如深孔壁及深溝底、側(cè)面等特殊部位均可以使用光進行表面強化處理: ，并能夠準確的控制處理區(qū)域的深度以及形狀，輸入熱量少且熱處理變形小。，表面強化時間短: ，不需要介質(zhì)，熱源潔凈，無環(huán)境污染。，只加工必要部分，不影響基體的機械性能。，只需少量的表面加工。激光表面強化也存在一些缺點而制約其廣泛的應用:激光器受功率限制，導致其強化面積小，而且相鄰兩個強化帶之間存在回火軟化現(xiàn)象，再者就是設備價格較貴，只能取代部分熱處理方式，應選擇產(chǎn)生經(jīng)濟效益較大的零部件予以應用。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電場下加速，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，與擴散系數(shù)無關。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，引起點陣損傷，形成密集的位錯網(wǎng)絡，使表面獲得化，增加耐磨性和力學性能，而且在表面上產(chǎn)生壓應力。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雜件，特別對于小截面的深孔無法處理，注入層較薄，離子注入設備價格昂貴，維護技術(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、高熔點的覆膜，從而來改善工件的性質(zhì)。實施這種技術(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，通過與碳氫化合物和氫進行反應，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，目前主要投入應用的是后兩種方法。熱噴涂是一種采用專用設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，以提高機件耐磨、耐熱等性能的表面工程技術(shù)。熱噴涂是20世紀初發(fā)明的，開始主要是噴涂鋅、鋁等低熔點金屬，第二次世界大戰(zhàn)期間，線材火焰噴涂開始用于零件修復。因為不引起熱變形及氧化的優(yōu)點而受到重視，進而出現(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合粉末，改善了涂層的多孔結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了涂層與基體間的冶金結(jié)合，極大地擴大了噴涂的應用領域。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和完善。熱噴涂方法的特點:(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、陶瓷以及它們的復合材料。(3)噴涂零件不受尺寸和形狀限制，可以進行整體噴涂，也可以進行局部表面噴涂，特別是大型件的局部表面噴涂強化或修復，既經(jīng)濟又方便。(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，涂層強度低，空隙率較高涂層均勻性較差等不足限制了其應用。上述噴丸強化、激光表面強化、離子注入強化、超硬化合物表面涂覆表而強化、化學熱處理強化、熱噴涂等各種表面強化技術(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化方法都具有各自的缺點，單獨使用，有時難以達到一些零件的強化要求。熱處理技術(shù)是一種深表層強化技術(shù)，并且它高效、低耗、無污染，工藝上易于實現(xiàn)，對各種工程金屬材料均具有適應性，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)代材料科學技術(shù)發(fā)展的趨勢，具有較好學術(shù)價值的應用前景。