材料表面新技术
生物材料表面修饰的新技术
生物材料表面修饰的新技术随着科技的不断发展，生物材料表面修饰的新技术也不断涌现。
生物材料的表面修饰可以改变其表面性质，进而影响其生物相容性、降解性以及生物活性。
在人工心脏瓣膜、人造血管、组织工程等领域中，生物材料表面修饰的新技术具有极高的应用价值。
一、生物材料表面修饰的种类生物材料表面修饰的种类很多，其中常见的有：表面涂层、化学修饰、生物修饰、植入材料与组织交互作用等。
1. 表面涂层生物医用材料的表面经常用有机涂层进行改性，包括羟基乙基纤维素、聚丙烯酸等。
这些有机涂层可以提高生物医用材料的生物相容性，促进细胞生长和组织愈合。
现在，表面涂层的材料不断创新，新型材料如负载药物的微胶囊、滴定（交联）方法制备的薄膜以及自组装膜等都被用于生物医用材料的表面涂层。
2. 化学修饰化学修饰是通过化学反应对材料表面进行改变。
其方法一般有以下几种：表面硅化处理、改变表面氧化状态、表面化学添加等。
化学修饰可以改变表面的静电特性，增强其亲水性，提高生物相容性和生物功能。
3. 生物修饰生物修饰是将生物大分子或小分子如蛋白质、多糖等修饰于生物材料表面，通过与生物体的相互作用，调控生物过程。
如将细胞黏附分子构成的、尺寸为纳米级的分子偶联于义齿材料表面，可以明显提高义齿表面的黏附性能。
生物修饰还可以增强人工曲张的生物相容性、增强人工骨的活性、减少血凝等。
4. 植入材料与组织交互作用植入材料与组织交互作用是指对封闭性或打开性腔隙的生物材料进行加工和设计，使其与周围组织形成相对稳定的胶原蛋白索桥。
这种胶原蛋白索桥可以防止周围脆弱组织破裂，同时使植入材料锚定在正常组织上从而不容易脱落。
通过植入材料与组织交互作用改善植入材料的结构与性能不仅可以增加其耐用性，同时也可以提高其生物相容性和生物活性。
二、新技术应用1. 生物纳米材料表面修饰技术生物纳米材料，如基于水生菌珍珠菜Alcaligenes eutrophus制备的PHA、磁性纳米组装体等，以其可调控的物理、化学及生物性质，成为近年来研发的热点材料。
金属表面处理的新技术与新进展
金属表面处理的新技术与新进展金属表面处理技术是一门综合性学科，涉及到材料科学、化学、物理学等多个领域。
随着科技的进步和工业的发展，对金属表面处理技术的要求也越来越高。
本文将重点介绍近年来金属表面处理领域的新技术和进展。
1. 等离子体技术等离子体技术是在高温、高能量的条件下，通过电离气体产生等离子体，利用等离子体中的高能电子、离子和自由基等活性粒子对金属表面进行改性和处理的一种技术。
等离子体技术具有处理速度快、效果好、可控性强等优点，可以实现金属表面的清洁、刻蚀、氧化、涂层等处理。
2. 激光技术激光技术是利用高能量的激光束对金属表面进行处理的一种技术。
激光技术具有能量密度高、聚焦性好、加工精度高等优点，可以实现金属表面的精密加工和微结构制造。
近年来，激光技术的应用范围不断扩大，包括激光切割、激光焊接、激光打标、激光雕刻等。
3. 电化学技术电化学技术是利用电解质溶液中的电场作用，使金属表面发生化学反应，实现金属表面的处理和改性。
电化学技术具有处理效果稳定、可控性强、环保等优点，广泛应用于金属的腐蚀防护、表面涂层、表面硬化等领域。
4. 纳米技术纳米技术是利用纳米材料的特殊性质，对金属表面进行处理和改性的一种技术。
纳米技术可以实现金属表面的纳米结构制造，具有提高金属表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等优点。
近年来，纳米技术在金属表面处理领域的应用得到了广泛的关注和研究。
5. 生物表面处理技术生物表面处理技术是利用生物体的特殊性质，对金属表面进行处理和改性的一种技术。
生物表面处理技术可以实现金属表面的生物功能化，具有提高金属表面的生物相容性、抗菌性等优点。
生物表面处理技术在医疗、生物制造等领域具有广泛的应用前景。
以上介绍了金属表面处理领域的一些新技术和新进展。
这些技术和进展为金属表面的处理提供了更多的选择和方法，也推动了金属表面处理技术的发展和创新。
后续内容将详细介绍每种技术的原理、应用实例和发展趋势等。
6. 紫外光固化技术紫外光固化技术是利用紫外光的能量，使金属表面的涂层材料在短时间内快速固化的一种技术。
材料科学中的先进材料表征技术
材料科学中的先进材料表征技术材料科学一直是工程与科学领域的重要组成部分。
在各个领域中，材料是得以发展的重要基础和基石。
在这个领域，表征是非常重要的一部分，因为它提供了我们对材料了解深入的视角。
在当今的时代，先进材料表征技术已经得到了广泛的应用，可以用来支持材料科学中的几乎所有方面，从而提高了材料的研究效率和精度。
本文将介绍几个被广泛使用的先进材料表征技术，以及它们在材料科学中的作用。
1. X射线衍射X射线衍射是一种有用的先进材料表征技术。
它利用X射线通过晶体时所发生的衍射现象，来确定晶体中的原子排列方式。
在X射线衍射实验中，X射线会穿过材料的结构，然后在一个探测器上产生图案。
由于晶体排列不同，衍射图案也会不同。
通过分析X射线衍射图案，我们可以得到有关材料结构的详细信息，包括晶格参数、结构组成、相位以及原子间的距离和角度等等。
X射线衍射广泛用于材料研究，是材料科学中最常用的表征技术之一。
它可以用来研究许多材料，尤其是晶体材料。
通过分析单晶衍射图像，我们可以确定晶体的原子坐标和排列方式。
这对于研究材料的结构和性能是非常重要的。
此外，X射线衍射技术还可用于确定材料的相组成和微观组织结构，从而提高了材料的制备和加工质量。
2. 扫描电子显微镜扫描电子显微镜（SEM）是一种可用于观察材料微观结构的现代表征技术。
与其他显微镜不同，SEM利用了高速的电子束来照射样品。
通过SEM，我们可以获得高分辨率的图像，可以观察到非常小的材料粒子和表面形态。
SEM广泛应用于研究不同种类材料的微结构、形貌和表面特性。
SEM的应用非常广泛，它可以用于测试各种不同的材料，包括金属、陶瓷、高分子材料等。
SEM不仅可以直接观测材料表面的形貌，还可以通过SEM-EDS（SEM能量散射光谱仪）来分析不同元素的分布状况。
因此，SEM被广泛用于材料表面性能研究和微纳米加工等领域。
3. 原子力显微镜原子力显微镜（AFM）是一种底部观测表面的高分辨率显微镜。
材料表征技术的进展和应用
材料表征技术的进展和应用材料表征技术是一种分析材料性质和组分的方法，具有非常广泛的应用范围。
在大多数材料科学和工程领域中，材料表征技术都是研究材料及其性质的重要手段之一。
近年来，随着材料领域能力的提高和技术手段的不断发展，材料表征技术也获得了快速的发展。
在本文中，我们将探讨材料表征技术的进展和应用，包括常见的X射线衍射和扫描电子显微镜技术，以及新兴的拉曼光谱和质谱成像技术等。
一、X射线衍射技术X射线衍射技术是一种通过测量材料样品所散射的X射线的强度和角度来研究其晶体结构的方法。
该技术已经成为研究材料结构、物理和化学性质的重要手段之一。
X射线衍射技术可用于研究许多有机和无机材料，如晶体、玻璃、陶瓷、金属合金、纤维等。
实际上，X射线衍射在材料科学中具有广泛的应用价值。
例如，它可用于研究高温材料的结构和热力学性质，如氧化铝、硅酸盐和氧化锆等。
在研究金属材料方面，X射线衍射可以用于研究金属晶体中的缺陷、晶格畸变和金属相变等。
在研究材料的表面化学性质时，X射线衍射也可以用于表征表面化学反应中产生的物种及其电荷转移过程，例如在催化反应中的应用。
二、扫描电子显微镜技术扫描电子显微镜技术是一种显微镜技术，它通过传输电子束照射样品，在样品表面上发生反射、透射和散射等几个过程中来获得具有微观尺寸尺度和高分辨率的图像。
这些图像可以用来研究材料的微观结构，包括材料表面和内部特征。
扫描电子显微镜技术在材料科学中的应用非常广泛。
例如，在纳米材料领域，扫描电子显微镜技术可以用于研究纳米材料的尺寸和形态、纳米颗粒的晶体结构、纳米孔的形状等。
另外，扫描电子显微镜还可以用于研究材料的表面性质、材料的磁性、电性等，例如研究磁记录材料、电池材料和太阳能电池等。
三、拉曼光谱技术拉曼光谱是一种通过测量样品散射的激光光谱来检测样品的分子振动信息的技术。
拉曼光谱技术在材料科学中具有广泛的应用价值。
例如，它可以被用于材料表征和生化实验，用于识别材料和检测污染物。
材料制备与表征的新方法和新技术
材料制备与表征的新方法和新技术材料科学是现代科学与技术中的一个重要领域，涉及材料的合成、组成、结构、性质与应用。
随着科学技术的发展，材料制备与表征的新方法和新技术不断涌现，从而推动了材料科学的发展。
一、核磁共振技术核磁共振（NMR）是一种重要的材料表征技术，利用核磁共振现象研究物质的结构、动力学和相互作用，可以得到物质的分子结构、化学键、晶体结构等信息。
现在，核磁共振已被广泛应用于化学、物理、材料科学等领域，特别是在材料制备的过程中起到了重要作用。
二、自组装技术自组装技术是一种自然界中具有普遍性的现象，即物质在合适的条件下自动组装成有序的结构。
利用自组装技术，可以制备出复杂的材料结构，具有重要的理论意义和实际应用价值。
自组装技术包括自组装单分子膜、自组装多分子膜、自组装微结构和自组装纳米结构等。
三、场发射扫描显微镜技术场发射扫描显微镜（FE-SEM）是一种高分辨率的电子显微镜技术，广泛用于表面形貌、微观结构和成分分析等领域。
FE-SEM具有分辨率高、成像清晰、分析速度快等优点，可以直接观察材料的形貌和结构，为材料制备和表征提供了重要技术支持。
四、能谱技术能谱技术是一种材料分析方法，通过测量样品对不同能量的粒子的反应，得到不同成分的能谱，从而分析材料的成分、结构和性质。
常见的能谱技术包括X射线能谱、能谱探针和电子能谱等。
五、原位反射光谱技术原位反射光谱技术是一种非常重要的表面分析技术，能够研究材料的表面组成、反应性、吸附能力和动力学等，为材料表面的改性和功能化提供了重要的技术支持。
总之，材料制备与表征是材料科学的重要组成部分，新的材料制备和表征技术不断涌现，为材料科学的发展和应用提供了有力支持。
各种新技术的应用将促进材料科学的发展，并推动新材料的发明、制备与应用。
材料表面工程的发展前景
材料表面工程的发展前景材料表面工程技术是应用化学、物理和材料学的原理，对材料表面进行改善和优化的一种新兴技术。
经过多年的发展，材料表面工程技术已经成为了当今世界工业领域中不可或缺的重要技术之一。
材料表面工程技术的发展，不仅可以提高材料的表面性能和功能，还可以延长材料的使用寿命，降低生产成本，从而推动整个传统工业的升级和进步。
本文就材料表面工程的发展前景进行了探讨。
一、材料表面工程的应用前景材料表面工程技术的应用广泛，例如，电子行业的微处理器、半导体器件和显示器等都需要高质量的材料表面处理。
汽车、航空航天、机械、建筑等领域也需要高品质的材料表面处理技术。
涂料、化学品、食品、医药、纺织品等行业也需要利用材料表面工程技术提高产品的品质，延长产品的寿命。
可以说，几乎所有制造业的领域都需要材料的优化和改善，因此，材料表面工程技术具有广泛的应用前景。
二、材料表面工程的技术趋势1、绿色环保在传统的材料表面处理过程中，存在很多对环境危害很大的化学品，这些化学品的使用会产生大量有毒有害的废气、废水和废渣等环境问题。
在当今环保大潮的推动下，越来越多的材料表面处理技术开始向绿色环保方向发展，如采用可降解、易回收的无机盐等替代有毒有害的化学品，采用电泳沉积、溶胶凝胶、喷涂等无废液的工艺等。
2、高效节能随着全球资源和能源日益紧张，材料表面工程技术在节约材料、节约能源、提高效率等方面也存在着大量的潜力和需求。
近年来，越来越多的工人探索采用低能耗、高效率的新型材料表面处理技术，如等离子喷涂、电弧离子镀、射频磁控溅射、光子晶体等。
3、数字化智能化随着工业4.0的逐渐兴起，数字化智能化技术将越来越多地应用于材料表面处理技术领域中。
例如，采用先进的模拟仿真和计算机辅助设计技术来设计新材料和开发新工艺，采用机器人、智能控制和远程监控来实现自动化流程控制等。
三、材料表面工程的发展趋势1、材料多元化随着科技进步和市场需求的不断变化，材料种类也变得越来越丰富。
防水新材料 新技术 新工艺
防水新材料、新技术、新工艺引言随着建筑行业的发展，防水材料、技术和工艺的需求也越来越高。
防水是建筑物中重要的一环，它能保护建筑物免受水分侵蚀和损坏。
本文将介绍一些最新的防水新材料、新技术和新工艺，以满足不断变化的建筑需求。
防水新材料1. 聚氨酯涂层聚氨酯涂层是一种常用的防水材料，它具有优异的耐候性和耐化学品性能。
聚氨酯涂层可以应用于各种基材上，如混凝土、金属和木材等。
它可以形成无缝、柔韧且耐久的防水层，有效地阻止水分渗透。
2. 弹性体改性沥青弹性体改性沥青是一种高弹性、高黏度的防水材料。
它通过添加弹性体改善了沥青的柔韧性和抗裂性能。
这种材料适用于各种基材，如混凝土、金属和沥青等。
它可以形成可靠的防水层，具有良好的耐久性和抗老化性能。
3. 高分子聚合物高分子聚合物是一种新型的防水材料，具有优异的拉伸强度和耐化学品性能。
它可以与基材牢固结合，形成无缝、柔韧的防水层。
高分子聚合物适用于各种基材，如混凝土、金属和塑料等。
它具有优异的耐久性和抗老化性能。
防水新技术1. 纳米技术纳米技术在防水领域发挥着重要作用。
通过利用纳米颗粒的特殊性质，可以制备出具有超强抗渗透性和自清洁功能的防水材料。
纳米技术还可以改善材料的力学性能和耐候性能，提高防水层的使用寿命。
2. 智能感应技术智能感应技术可以实现对建筑物防水层状态的实时监测和控制。
通过在防水层中嵌入传感器，并与监测系统相连，可以及时发现和修复防水层的损坏。
这种技术可以大大提高防水层的可靠性和维护效率。
3. 3D打印技术3D打印技术可以制造出复杂形状的防水构件。
通过将防水材料直接打印在建筑物表面，可以实现无缝、紧密贴合的防水层。
这种技术具有高效、精确和可定制化的特点，为防水工程提供了新的解决方案。
防水新工艺1. 冷喷涂工艺冷喷涂工艺是一种无需加热的喷涂施工方法，适用于各种基材。
在施工过程中，防水材料通过特殊喷嘴喷洒在建筑物表面，形成均匀且致密的防水层。
这种工艺具有施工速度快、成本低、环境友好等优点。
材料表面修饰技术的研究进展
材料表面修饰技术的研究进展材料表面修饰技术是指对材料表面进行改变、处理或加工，以提高材料性能和表面质量的一系列工艺和技术。
近年来，随着科技的发展和社会的进步，这一领域受到了越来越多的关注和研究。
本文将从表面修饰技术的定义、分类、应用和未来展望等方面，对其研究进展进行探讨。
一、材料表面修饰技术的定义材料表面修饰技术是指利用一定的方法对材料表面进行处理和改变，以提高其性能和表面质量的技术。
其目的主要有三点：一是提高材料的耐蚀、耐磨、耐疲劳等性能；二是改变材料的表面形貌，从而提高其光学、电学、磁学等性能；三是增加材料表面的附加功能，如抗菌、防污等。
常用的表面修饰技术包括电化学处理、化学处理、物理处理、机械处理等。
二、材料表面修饰技术的分类根据不同的表面修饰方法和分类标准，可以将表面修饰技术分为以下几类：1. 电化学表面处理技术电化学表面处理技术是一种利用电化学反应改变材料表面结构和性质的方法。
其常用的技术包括阳极、阴极处理、电镀、阳极氧化、电化学沉积、电加工等。
2. 化学表面处理技术化学表面处理技术是利用化学反应进行表面改性的一种方法。
其常用的技术包括酸碱处理、溶液浸泡、抛光、表面硬化等。
3. 物理表面处理技术物理表面处理技术是利用物理力学的原理对材料表面进行加工和处理的方法。
其常用的技术包括喷砂、钝化、电弧喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂、激光处理等。
4. 机械表面处理技术机械表面处理技术是利用机械力学的原理对材料表面进行加工和处理的方法。
其常用的技术包括机加工、薄膜制备、切削加工、冲压、金属压制、挤压、压合等。
三、材料表面修饰技术的应用材料表面修饰技术在实际应用中有着广泛的应用和重要的作用。
以下是几个方面的应用：1. 气相纳米沉积技术气相纳米沉积技术是一种高质量、高效率的纳米材料加工方法，可广泛应用于半导体器件、太阳能电池、纳米传感器、生物传感器、LED光源、纳米催化、光催化等领域。
2. 表面硬化技术表面硬化技术广泛应用于机械、电子、冶金、汽车、机床、摩擦、摩擦材料等领域。
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3. 涂层梯度设计与分层的功能
Fourth layer Third layer
Second layer First layer
Cu alloy substrate
Function of third and fourth layer is to form highest hardness coating so that to improve wear and erode resistance of coating
表4.2 电流强度I的优化
试样序号 离焦量 光斑直径 电流I L/ (mm) D/ (mm) /(A)
a
6
0.48
175
b
6
0.48
200
c
6
0.48
225
功率P 扫描速度 能量密度E /(W) V/ (mm/s) /(J/mm2)
50
2.5
30.8
50
2.5
41.7
50
2.5
56.7
(a)
(b)
❖课程共计16章
第1章 绪 论； 第2章材料表面热处理技术；第3章三束表 面处理技术；第4章 堆焊技术；第5章热喷涂技术；第6章 热浸镀技术；第7章 电镀及电刷镀技术；第8章 超声-电脉 冲沉积纳米复合镀技术；第9章化学镀与化学转化膜技术； 第10章气相沉积技术；第11章 材料表面纳米化技术；第12 章材料表面变形强化技术；第13章 特种表面技术；第14章 涂装技术；第15章表面微细加工技术；第16章复合表面处 理技术。
Mo、W固溶在Fe、Ni、Co基体中，能使晶格发生畸变，显著强化涂层 基体，提高基体的高温强度，提高耐磨性。同时Mo还具有较强的细化晶 粒、增加韧性、提高塑性的作用，从而降低涂层产生裂纹的倾向。
C元素能与富余的Cr、W原位形成高硬度的碳化物，形成弥散的碳化物 陶瓷强化相，进一步提高熔覆层的硬度和耐磨性。
❖ 铜及铜合金具有良好的导热性，常被用于制备导热部件，结晶器就 是其的一个重要应用。
❖ 结晶器是连铸工艺的核心设备，结晶器铜板的表面质量，直接影响 着连铸生产的稳定性。
连铸生产工艺是现代钢铁工业的核心工艺之一，而结晶器作为连铸从 液态钢水到凝固成固态坯壳重要导热部件，是连铸工艺的心脏设备。 其基本功能是利用冷却水通过水冷铜板间接带走钢水中热量，使钢水 在结晶器内连续地形成具有一定厚度和一定强度的坯壳。在生产过程 中，结晶器铜板要不断地经受高温、高压和强磨擦的冲击，工作环境 极其恶劣。因此，结晶器铜板表面性能的好坏直接影响到连铸工艺的 产品质量、生产效率和生产成本。
400
350
175A
200A
300
225A
250
Macro-hardness/HV
200
(c)
150
100
50
图4.2 不同电流强度下制备的单道熔覆涂层横截面金相 组织形貌
0 0
25
50
75
100
125
150
Distance/m
图4.3 不同电流制备的单道熔覆涂层横截面
的显微硬度变化曲线
(a) 175A, (b) 200A, (c) 225A
铜合金表面激光原位制备Ni基强 韧耐磨梯度涂层新技术
目录
1. 绪论 2.梯度涂层合金粉末成分设计原则 3.涂层梯度设计与分层的功能 4.激光原位制备梯度涂层技术 5.梯度涂层制备及组织结构分析 6.激光原位制备梯度涂层的性能分析 7.激光诱导原位制备技术总结
1.绪论
1.1 技术应用背景
图1.1 连铸结晶器和结晶器铜管
表4.3 扫描速度V的优化
试样序号 离焦量 光斑直径 电流I L/ (mm) D/ (mm) /(A)
a
6
0.48
200
b
6
0.48
200
c
6
0.48200d60.48200
e
6
0.48
200
功率P 扫描速度 能量密度E /(W) V/ (mm/s) /(J/mm2)
50
1.5
69.4
50
2.0
52.1
❖ 要制备结晶器表面用先进涂层，设计新的多元素、多组元增强Ni 基合金复合粉末体系，以便在激光作用下原位形成陶瓷颗粒增强 的超细晶组织结构，成为提高涂层硬度改善耐磨性能的有效途径 之一。
1.4 激光原位制备梯度涂层新技术原理
Laser beam
Transition Layers
Substrate
Working layer
c
7
0.56
200
功率P 扫描速度 能量密度E /(W) V/ (mm/s) /(J/mm2)
50
2.5
50.0
50
2.5
41.7
50
2.5
35.7
E P D V
(a)
(b)
能量密度大 Cu稀释作用大
(c)
组织均匀致密 与基体结合良好
熔池平坦 能量不足
图4.1 不同离焦量下制备的单道熔覆涂层横截面金相组织形貌 (a) 5mm; (b) 6mm; (c) 7mm
Al元素是Ni基合金形成γˊ（Ni3Al）强化相的主要形成元素，对涂层起 时效沉淀强化作用。另外Al元素是强还原剂，能与大多数金属氧化物发生 铝热反应，铝热反应为激光熔覆提供额外的化学热。同时，反应过程中原 位生成的Al2O3颗粒能有效地阻碍基体金属晶粒的长大，起到细化晶粒、 弥散强化的作用。
Y2O3稀土氧化物，可以细化和改善熔覆层的显微组织，使熔覆层中金 属陶瓷硬质相的颗粒形状得到改善，并且在熔覆层中均匀分布，使熔覆层 显微硬度、耐磨性和耐蚀性均得到显著的提高。
材料表面新技术
材料表面新技术课程简介
❖ 该课程为材料科学与工程学科本科生开设，是材料学科先进材料制备 研究领域本科生的必修课程。
❖ 该课程融合包括材料表面、界面、失效分析、防护、功能及其所针对 的表面技术的理论和工艺等共性核心内容，形成“基础理论+表面存 在问题+解决的技术路线+核心工艺+形成的组织结构+性能的表征方 法+经济分析”的模型化介绍。
❖ 自粘结复合粉末：是指在热喷涂过程中，由于粉末产 生的放热反应能使涂层与基材表面形成良好结合的一 类热喷涂材料。
❖ 氧化物陶瓷粉末：具有优良的抗高温氧化能力，还有 隔热、耐磨、耐蚀等性能,此类陶瓷粉末主要分为氧化 铝、氧化锆两个系列.
激光熔覆涂层特点
❖ 熔覆层稀释率低
❖ 激光束功率密度高，作用时间 短， 基材热影响区小、变形小。
❖ 激光熔覆层组织致密、微观缺 陷少、结合强度高，
❖ 对环境无污染、辐射，噪声低、 劳动条件好。
图1.4 激光熔覆实物照片
1.3 铜合金表面激光熔覆存在问题及激光新技术发展
❖ 利用激光处理技术在铜合金表面制备具有高耐磨的涂层是改结晶 器表面性能的主要方法之一。激光熔覆涂层的硬度常常较低，且 激光熔覆容易出现裂纹和气孔缺陷，降低涂层的强韧性。
2.1 材料
（1）基体材料：宝钢的结晶器实材铜铬合金，Cu、Cr的含量分别 为99.22wt%和0.78 wt%，
（2）四层梯度涂层成分配比表2.1所示。
表2.1涂层中各层的成分（质量百分比,%）
Element
Ni Co Cr Fe W Mo Si
C
Al Y2O3
First layer Bal.
5
10
5
2
1
2
1
2
1
Second layer Bal. 10
15
5
4
2
3
2
2
1
Third layer Bal. 15
20
10
6
3
4
3
2
1
Fourth layer Bal. 20
25
10
8
4
5
4
2
1
2.2 合金元素及添加物的作用
Ni为fcc结构，组织稳定，从室温到高温无同素异构转变，耐氧化 性强，并且具有很大的合金化能力。Ni与基体Cu元素都是fcc结构，且 拥有非常相近的原子半径，可以和Cu形成无限互溶固溶体；Ni的线膨 胀系数为13.3×10-6K-1，而Cu的线膨胀系数为16.5×10-6K-1，故选用Ni 做为梯度涂层的基体材料，能使涂层与铜合金基体形成良好的冶金结 合。
Fig.2.1 The structure and function of designing three layer gradient coating.
4.激光原位制备梯度涂层技术
4.1工艺流程及表征方法
试样预处理
混粉
涂置
制备单道涂层
优化工艺参数 （离焦量、电流、扫描速度）
优化搭接率
多道搭接制备 涂层第一、二层
1.2 存在问题及现状
❖ 结晶器铜板损坏失效的主要形式是磨损、热裂纹和热腐蚀。 ❖ 目前，结晶器Cu合金表面强化技术主要有：电镀、复合镀和热
喷涂等。但尚存在着以下主要问题：
➢强化层耐磨性较差，铜结晶器表面寿命较低； ➢涂层与铜基体之间未形成冶金结合，反复热冲击易脱落。
Cu 基
涂 层
体
涂层表面硬度低，耐磨性差 界面没有形成冶金结合
50
2.5
41.7
50
3.0
34.7
50
3.5
29.8
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Macro-hardness/HV
400
350
300
250
200
1.5mm/s
150
2.0mm/s
2.5mm/s
100