黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训专业课程函授学习材料(13)

裂纹的扩展会导致表面早期破坏。

可见，微动磨损是粘着磨损、腐蚀磨损、磨粒磨损以及疲劳、磨损复合并存的磨损形式，但起主要作用的是接触表面间粘着处因微幅相对振动而引起的剪切以及其后的氧化过程，因此，有人将其称为微动腐蚀磨损。 (6)表面层性质与摩擦磨损的关系

1）粗糙度Roughness

a) 过于粗糙; b) 过于光滑; c)适宜的粗糙度

图2-12 粗糙度与磨擦的关系

2）硬度 一般硬度增大抗磨损性能提高。

3）残余应力 表面层的残余应力对于耐磨性能影响不大，有时摩擦过程会引起表面层应力的释放，在磨损过程中，一般压应力有利于提高耐磨性能，但是在有些情况下拉应力也会起到类似的作用。. 2.5涂层与涂层结构 2.5.1涂层定义

涂层是一类在另一类物体表面天然的或合成的一层材料，其目的是为了实现防护、绝缘、耐热和装饰等功能。涂层与表面层的关系如图2-13所示。实际上一般涂层是在金属表面层之上的另一类材料，其与材料体相之间存在着我们前面所介绍的表面层（Superficial layer）。有时我们把涂层和表面层统称为表面层（surface layer）。

图2-13表面层与涂层关系示意图

2.5.2 涂层结构

显然，涂层具有层状laminar结构。但是由于涂层材料的不同、形成技术的差异和设计目的区别使得很难用用一个通用的涂层结构来对涂层进行描述。图2-14是最简单的一种涂层结构分类方法。

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图2-14涂层结构分类 a) single layer; b) multi-layer.

(1) 单层涂层

又可分为单一组成，单一元素或化合物，如电镀铬或TiN层。多组成涂层，如Ti(C,N)或 Ti(Al,N)等。 (2)多层涂层

多层涂层中一般至少有两种或更多的材料。有时也可能是一种材料在不同的层中。最简单的多层涂层是双层镍-铬电镀层。外层的铬层赋与涂层以光泽和不沾污性质，内层的镍保证与基体的结合强度。此外还有三层涂层如铜-镍-铬合金层或四层镍-铬-镍-铬涂层以确保极佳的耐腐蚀性能。钢铁表面的耐热层一般具有双层和三层结构。薄的耐磨损层和耐反射层有的具有7-10层甚至更多。目前已有应用报导的多层涂层其中之一就是利用PVD技术制备的60层结构的涂层。而人们在实验室里已制备出具有150层结构的涂层。通常涂层都具有多层结构，但是十余层或几十层结构的涂层还是比较少见。 在多层涂层中有以下几类：

多层涂层 multiple coating – 最简单的多层涂层是双层涂层double (two-layered) coating。

三明治结构涂层sandwich coating，涂层材料中至少一种在涂层中使用再次Ni-Cr-Ni-Cr.

自成层涂料self-stratifying paint 2.5.3 涂层的类型

(1) 根据材料分类

1) 金属涂层 不同的金属、合金和金属复合材料以及不同的制备方法决定了不同的金属涂层。 2) 非金属涂层

涂料，清漆，树脂，珐琅，搪瓷，油，沥青，蜡质，金属陶瓷/含陶合金，陶瓷材料，基体复合材料，橡胶，合成高分子材料如塑料

金属陶瓷Metal ceramics (cermets) -由金属相黏结陶瓷颗粒组成的烧结材料。

为了使陶瓷既可以耐高温又不容易破碎，人们在制作陶瓷的粘土里加了些金属粉，因此制成了金属陶瓷。金属基金属陶瓷是在金属基体中加入氧化物细粉制得 ，又称弥散增强材料 。主要有烧结铝(铝-氧化铝) 、烧结铍（铍-氧化铍）、TD镍（镍-氧化钍）等。 由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合材料。广义的金属陶瓷还包括难熔化合物合金、硬质合金、金属粘结的金刚石工具材料。金属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点 、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元素(铁、钴、镍、铬、钨、钼等）及其合金。

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金属陶瓷的分类：根据各组成相所占百分比不同，金属陶瓷分为以陶瓷为基质和以金属为基质两类。陶瓷基金属陶瓷主要有：①氧化物基金属陶瓷。以氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成，具有耐高温、抗化学腐蚀、导热性好、机械强度高等特点，可用作导弹喷管衬套、熔炼金属的坩埚和金属切削刀具。②碳化物基金属陶瓷。以碳化钛、碳化硅、碳化钨等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属复合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高温等特点，用于制造切削刀具 、高温轴承、密封环、捡丝模套及透平叶片。③氮化物基金属陶瓷。以氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽为基体，具有超硬性、抗热振性和良好的高温蠕变性，应用较少。金属基金属陶瓷是在金属基体中加入氧化物细粉制得 ，又称弥散增强材料 。主要有烧结铝(铝-氧化铝) 、烧结铍（铍-氧化铍）、TD镍（镍-氧化钍）等。烧结铝中的氧化铝含量约5％～15％，与合金铝比，其高温强度高、密度小、易加工、耐腐蚀、导热性好。常用于制造飞机和导弹的结构件、发动机活塞、化工机械零件等。

金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点，它密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不会因为骤冷或骤热而脆裂。另外，在金属表面涂一层气密性好、熔点高、传热性能很差的陶瓷涂层，也能防止金属或合金在高温下氧化或腐蚀。

金属陶瓷的性能：金属陶瓷兼有金属和陶瓷的优点，它密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不会因为骤冷或骤热而脆裂。另外，在金属表面涂一层气密性好、熔点高、传热性能很差的陶瓷涂层，也能防止金属或合金在高温下氧化或腐蚀。金属陶瓷既具有金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性，又具有陶瓷的耐高温 、耐腐蚀和耐磨损等特性。

金属陶瓷的用途：金属陶瓷广泛地应用于火箭、导弹、超音速飞机的外壳、燃烧室的火焰喷口等地方。 复合材料：涂层由基体和外界共同作用形成，如各类转化膜，磷化膜氧化膜等等。 (2)涂层根据应用分类

1) 保护性涂层 2) 装饰性涂层 3) 保护装饰性涂层 4) 技术性涂层 强化耐磨性能、导电性能、可焊性、防扩散性、催化性能、光学性能和抗烧蚀性能

高温隔热涂层 高温隔热涂层是用导热系数很低的耐高温氧化物，如氧化铝、氧化锆、氧化钛及其他的耐火化合物，用喷涂的办法涂覆在金属表面而形成的。高温隔热涂层广泛应用于航空航天技术领域及其他需隔离高温的场合，如航空发动机、火箭和导弹的喷管、燃烧室、发射台支架及宇宙飞船的许多高温部位。日本发射人造卫星用的大型火箭的发动机燃烧室已成功地应用了氧化铝和氧化锆隔热涂层。美国在一种火箭的大型钼合金喷管上，喷涂五层由氧化锆和钼组成的梯度复合隔热涂料，增加了涂层与喷管之间的结合力和隔热能力，在2370℃高温下仍能正常工作。

防火涂层 防火涂层不但本身不是可燃物，而且能延缓、阻止火焰蔓延，在常温下还具有一定的装饰和保护作用。有一种膨胀型防火涂层，当它受热时会膨胀发泡，形成很厚的隔热层，把火焰产生的高温和高热阻挡住，并起到隔离空气的作用，就好比在火焰和被保护物之间筑起了一堵防火墙。任凭烈火熊熊，它仍能使被保护物安然无恙。膨胀型防火涂层是由膨胀催化剂、碳化剂、发泡剂、喷气剂、树脂粘合剂、阻燃添加剂及云母、碳酸钙、石英、长石等硅酸盐矿物粉末，再加水玻璃调制而制成的。

高温电绝缘涂层 高温电绝缘涂层实际上是一种陶瓷涂层，根据其化学成分的不同可分为许多种类。在石墨导体表面上的氮化硼或氟化铝、氟化铜涂层，到

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400℃仍有良好的电绝缘性能。金属导线上的搪瓷到 …… 此处隐藏：3431字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……