激光表面改性

激光表面改性技术在改善材料表面性能,提高材料使用寿命方面具有突出的优越性.随着研究的深入,激光表面改性技术在工业中的应用逐步扩大.对工业应用中比较常见的激光熔覆、激光表面熔凝、激光相变硬化、激光冲击强化、激光表面合金化等激光表面改性技术进行了综述,并在此基础上展望了激光表面改性技术的发展前景.     

用高能束流进行钛合金表面改性

概述了利用高能束流进行材料表面改性的技术及其对钛合金表面改性的应用。这些技术包括激光固态相变强化处理,激光表面熔凝处理、激光表面合金化、离子注入、离子束混合和离子束辅助气相沉积。钛合金经高能束流表面改性处理可以提高其表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。     

稀土表面改性在改善高温抗氧化和耐蚀性方面的应用

稀土元素具有特殊的电子结构,对材料表面有着优异的改性潜力,在表面工程技术领域具有良好的应用前景.本文综述了在化学热处理、激光熔覆、离子注入、真空等离子体镀膜、热喷涂等技术中,稀土元素对工艺过程的影响和提高材料表面改性层高温抗氧化及耐腐蚀性能的效果.初步探讨了稀土元素在改性层中的作用机理.作者认为,稀土元素的微合金化作用,改变改性层中第二相或夹杂物的形态与性能,使改性层组织细化和结构因素,是稀土元素改善材料表面改性层高温抗氧化和耐腐蚀性能的主要原因.     

钛合金的激光表面处理研究进展

介绍了钛合金的各种激光表面改性技术及其研究进展,讨论了激光表面改性处理工艺参数对钛合金性能的影响。并介绍了其应用前景。利用激光表面处理可克服钛合金硬度低、易发生粘着磨损等缺点,同时可提高其耐蚀性及抗高温氧化等性能。此外,利用脉冲激光沉积技术在改善钛合金的生物活性等方面也取得了好的结果。     

激光表面改性技术及国内外发展现状

材料表面处理有很多种处理方法，应用激光对材料表面实施处理则是一门新技术，简述了激光表面改性的研究和发展现状，特别是激光表面淬火、激光熔凝，激光表面合金化合激光熔覆等四种技术，以各项技术的原理，特点和国内外研究现状分别加以描述，最后，还简述了激光冲击硬化和激光气相沉淀这两项技术，并且指出了激光表面改性技术存在总理2和发展前景。     

钛合金表面激光熔覆的研究进展

钛合金具有优异的物理化学性能,其在航空航天行业中被广泛应用.但钛合金的低硬度和低耐磨性能使它的应用受到了限制.激光熔覆因其熔覆层与基体结合力强,无污染等优点成为钛合金表面改性研究热点之一.钛合金表面熔覆具有不同特性的熔覆材料来提高钛合金表面的相应性能.介绍国内外钛合金激光熔覆的研究现状和发展趋势.     

激光表面改性促进水蒸气滴状冷凝传热的实验研究

采用激光表面处理的方法,优化激光工艺参数,对激光改性表面的冷凝换热特性进行了实验比较研究。发现了激光表面改性换热管促进了滴状冷凝形态特性,提高了凝结换热系数;通过对改性层组织结构的观察与分析,促进了滴状冷凝的机理分析和研究,为激光表面改性强化冷凝换热性能研究提供指导。     

聚乙烯表面接枝改性及应用的研究进展

聚乙烯是常用的热塑性工程材料,具有良好的物理化学性能和加工性能,被广泛应用于各个领域。但是其独特的线性分子结构,使得聚乙烯呈现出低表面能、低润湿性、弱粘结等特点,限制了应用的扩展。表面接枝技术,能够在聚乙烯材料表面引入功能基团,改善表面性能进而拓展其功能及应用。本文介绍了用于聚乙烯材料表面接枝改性的常用技术,包括紫外光辐照接枝、电子束辐照接枝、等离子体接枝、高能γ射线辐照接枝和可逆失活自由基聚合等,并详细阐述了每种接枝技术的基本机理。介绍和讨论了接枝改性聚乙烯材料的多种性能,如摩擦学性能、生物相容性、抗菌性、抗冲击性能、离子导电性及其他性能。在此基础上,对改性聚乙烯材料的相关应用领域进行了综述。最后,提出接枝改性聚乙烯研究中存在的问题,并针对其应用前景进行展望。     

铝颜料表面改性防腐技术的研究与发展

结合国内外学者对铝颜料的改性手段和技术,概括了铝颜料表面改性中常用的多种无机材料和有机材料,介绍了铝颜料表面改性的主要方法,包括溶胶/凝胶法、原位聚合法、乳液聚合法、等离子聚合法和分散聚合法等,最后针对改性铝颜料的性能变化阐述了采用不同的改性材料和改性方法对铝颜料性能改善方面的影响,并指出了铝颜料表面防腐改性的未来研究趋势。     

提高材料摩擦学性能之稀土表面工程

表面改性过程中加入稀土元素对改善材料表面的摩擦学性能有显著的效果.稀土表面工程研究中可通过多种方法将稀土元素加入表面改性层,通常采用化学热处理、热喷涂和喷焊、激光表面处理等方法.本文综述了哈尔滨工业大学材料科学系的研究者们在该领域的研究情况,包括本文作者的研究和应用成果.     

钛及钛合金的激光表面改性研究现状

硬度低、耐磨性能差是制约钛合金发展的关键问题,而激光表面改性处理是解决这一问题的有效途径。结合近年来激光表面改性处理的研究进展,综述了激光表面处理的影响因素,激光表面处理表层的组织、性能及缺陷控制,并指出了目前存在的问题和今后研究的重点方向。     

High speed laser surface modification of Ti–6Al–4V

Titanium and its alloys have been commonly used for biomedical implant applications for many years; however, associated high coefficient of friction, wear characteristics and low hardness have limited their long term performance. This article investigates the effects of the high speed laser surface modification of Ti–6Al–4V on the microstructure, surface roughness, meltpool depth, phase transformation, residual strain, microhardness, and chemical composition. Laser treatment was carried out using a 1.5 kW CO₂ laser in an argon gas environment. Irradiance and residence time were varied between 15.7 to 26.7 kW/mm² and 1.08 to 2.16 ms respectively. Laser treatment resulted in a 20 to 50 μm thick surface modified layer without cracks. An increase in residence time and irradiance resulted in higher depth of processing. Surface roughness was found to decrease with increase in both irradiance and residence time. Metallography showed that a martensite structure formed on the laser treated region producing acicular α-Ti nested within the aged β matrix. The laser treatment reduced volume percentage of β-Ti as compared to the non-treated surface. Lattice stains in the range of 0.81% to 0.91% were observed after laser surface modification. A significant increase in microhardness was recorded for all laser treated samples. Microhardness increased up to 760 HV_0.05 which represented a 67% increase compared to the bulk material. Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) analysis showed that laser surface modification produced a more homogenous chemical composition of the alloying elements compared to the untreated bulk metal.     

CrFeCoNi系高熵合金块体/涂层表面改性技术的研究进展

综述了近年来高熵合金（涂层）表面改性技术的研究进展,从原理角度将表面改性技术分为高能量束表面重熔处理和表面冷变形处理2类。这2类表面改性技术都可以改善高熵合金（涂层）的微观组织并减少缺陷,从而达到调控性能的目的。不同之处在于,高能量束表面重熔处理是通过快速熔化及凝固实现的,而表面冷变形处理则是通过使表面发生严重的塑性变形来达成的。高能量束表面重熔处理包括激光重熔和强流脉冲电子束重熔,而表面冷变形处理包括表面机械研磨处理、超声表面滚压处理、超声冲击处理和激光冲击强化。简述了以上几种技术的原理,总结了不同技术之间的优缺点,并对不同改性技术与工艺参数对高熵合金相结构、微观组织的影响进行了概述。基于微观结构的变化,重点探讨和总结了不同改性技术对高熵合金（涂层）力学性能、磨损性能、腐蚀性能的强化机理。最后提出了高熵合金表面改性技术所面临的困难和挑战,并对未来发展方向进行了展望。     

镁合金表面改性技术现状研究

镁在自然界中含量丰富,在地壳金属元素中储量排名第三位,是最轻的金属结构材料之一.镁合金的密度为1.74 g/cm3,比强度高达134,兼具韧性好、减震性强、热容量低、压铸性能好以及切削加工性能优良等优点,在军工、航天航空以及汽车等领域上有广泛应用.由于镁的电负性极强,稳定性不好,易被腐蚀,因而需要对镁合金表面进行处理才能适应实际应用的要求.镁合金表面改性是改善镁及其合金耐蚀性、提高使用寿命、扩大应用领域的重要技术手段之一.综述了镁合金表面改性技术的研究现状,介绍了化学转化处理(化学氧化处理)、电镀和化学镀、阳极氧化和微弧氧化、激光表面处理、热喷涂以及有机涂层等方法 的原理、优点以及存在的问题,并简要介绍气相沉积、离子注入、达克罗涂层等表面改性技术,最后分析了镁合金表面改性的发展趋势,认为镁合金表面改性技术应朝着低污染、低成本、高效率、多技术复合的方向发展.     

稀土上转换发光纳米材料的制备及生物医学应用研究进展

荧光探针技术已经被广泛应用于生物成像、生物标记、生物检测、免疫分析等生物医学领域。传统荧光标记材料,如有机荧光染料、荧光蛋白和半导体量子点,目前面临诸多应用局限,如发光强度不稳定、检测灵敏度低、生物毒性高、自荧光强等。有鉴于此,人们开发了La系金属离子掺杂的稀土上转换发光纳米材料作为新型生物标记材料,该材料受近红外光激发后发出近红外或可见光范围内的高能量光子。这种带有特殊光学性质及良好生物相容性的荧光标记材料克服了传统荧光标记材料的缺点,从而成为材料科学与生物医学交叉领域的研究热点。综述了稀土纳米材料上转换功能的特殊物理机制及其制备和表面修饰方法的研究进展。在此基础上介绍了稀土上转换纳米材料在生物成像、检测、载药、即时诊断器件开发等生物医学工程中的应用。     

钛合金表面耐磨性能及抗氧化性能的研究现状

钛合金具有密度小、质量轻、比强度高、比刚度高、良好的耐腐蚀性和耐热性、塑韧性好以及优良的加工性等优点,广泛应用于航空航天、交通运输、石油化工、体育器械及生物医疗等众多领域。但钛合金摩擦系数大、易黏着、耐磨性能差、高温(700℃)条件下氧化严重、不易润滑等缺点,大大限制了钛合金的应用和发展。介绍激光熔覆、磁控溅射、离子注入等常见的钛合金表面改性技术的研究现状,指出各种改性技术对钛合金耐磨性能、高温抗氧化性能的改善效果,并探讨各种改性技术的优缺点。在此基础上提出综合提高钛合金耐磨性和高温抗氧化性的新思路并展望其发展前景。     

激光表面织构技术调控材料摩擦学性能的研究进展

表面织构是提高工程材料摩擦学性能有效的表面改性方法之一。近年来多种表面织构技术已被应用于提高材料表面减摩耐磨性能,而在众多表面织构化技术中,激光表面织构技术由于具有加工速度快、生产效率高、可控性好等优点而被广泛应用。综述了激光表面织构的最新进展及应用,讨论了目前激光表面织构技术存在的问题及解决方法,总结了3种不同加工原理下的激光处理方法存在的问题,包括形状参数难控制、精度较差及灵活性较低等,并介绍了液相辅助加工技术在激光表面织构技术中的应用,同时分析了不同工艺参数包括密度、形状及深度等对材料摩擦学性能的影响。综述了激光表面织构技术复合涂层技术的研究现状,其中激光表面织构与非金属或金属涂层复合,包括氧化石墨烯填充PTFE涂层复合激光表面织构、复合热丝化学气相沉积增强激光表面织构、复合电液雾化增强激光表面织构及复合激光熔覆技术增强激光表面织构。总结了激光表面织构技术结合不同润滑技术对材料摩擦学性能的影响。最后展望了激光表面织构在各个领域的未来发展方向。     

激光技术在材料科学中的应用

综述了激光技术在纳米村料制备，表面改性和成形技术等先进制造工艺中的应用和进展。重点介绍了激光消融法制备纳米颗粒、薄膜的原理、特点段激光淬火、激光表面熔敷和激光表面合金化等材料表面改性技术。同时，对先进的激光立体成形技术及其应用现状做了慨述。     

模具钢激光表面改性技术的研究进展

介绍了激光表面淬火、激光熔覆及激光表面合金化在模具钢表面改性技术方面的应用特点和研究现状,提出了实际应用中存在的问题及今后需深入研究的方向,为激光表面处理技术应用于模具钢的表面处理提供参考。     

聚乙烯膜表面能提升改性的研究进展

聚乙烯膜表面改性的目的是在膜表面引入极性基团,提高膜表面的粗糙度,消除弱界面层,提高膜表面能.综述了聚乙烯膜的几种表面改性方法,包括化学改性法、火焰及热处理法、表面接枝法、等离子体处理法、电晕处理法、共混改性法、共同作用法等,并对比了各改性方法的优缺点.聚乙烯是非极性材料,表面能比较低(30～32 dynes/cm),其表面呈惰性和疏水性,因此不易与其他材料相复合或相混合,从而造成其亲水性、印刷性、染色性、抗静电性、粘接性以及与其他极性聚合物或无机填料的相容性差,限制了聚乙烯的进一步应用.通过文献检索、效果及机理分析、对比、评论等方法,综合展现和比较聚乙烯膜表面改性.化学法、共混法操作简单,化学法、接枝法、共混法效果稳定,共同作用法操作条件温和且效果持久,添加剂掺入量为1000 mg/L时,能够维持表面能38 dynes/cm三个月以上,且添加剂对极性溶剂稳定,不影响聚乙烯本体的性能,具有工业应用价值.