我们知道液压元件相当主要的失效形式是磨损腐蚀和疲劳断裂,这些失效的关键是表面,磨损发生在表面,腐蚀从表面开始,疲劳损伤是由表面延伸。因此对于液压元件而言,除了在设计上改良外,选用正确的材料和先进的表面处理方式也是提升液压零部件使用寿命的一个重要手段。
材料表面工程是通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理,改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况,以获得所需要表面性能的系统工程。表面工程技术可使零件上的局部或整个表面性能改善,具备以下功能:
◆提供耐磨性、耐腐蚀、耐疲劳、耐氧化性能;
◆提高表面的自润滑性;
◆调节表面的摩擦系数;
◆改善表面的抗粘着性能等。
表面工程实现也常称之为表面改性技术,就是通过改变材料表面成分,达到改善表面性能的目的。其代表性技术有渗碳、渗氮或者多种复合渗比如碳氮共渗(后面会讲到)等,在这方面我们做了一些研究和试验工作。渗技术在国内应该说真正做这方面深入研究而同时又在应用的不是太多,现在要求节能环保等绿色制造,材料表面工程技术的研究创新和产业化已迫在眉睫。为此,近些年来我们在材料表面工程中以下方面开展了重点研究。
◆表面改性技术:通过改变材料表层成分,达到改善表面性能的目的。代表技术有渗碳、渗氮、渗硼等。
◆表面处理技术:不改变表层成分,只改变表层组织及应力状态,达到改善表面性能的目的。代表技术有喷丸、中高频感应淬火、激光表面淬火等。原来激光技术不太发达的时候,用激光的少,因为它成本很高,那么现在激光的水平逐步在提高,而且成本在往下走,大功率的激光器在出来,激光对材料表面处理的能力是在逐步加强,特别是在改性方面,有它独到的地方,希望我们在这一块也给与逐步的关注。
◆表面涂覆技术:根据性能设计需要在材料表面制备涂覆层。代表技术有气象沉积、热喷涂、堆焊和熔覆等。
◆复合表面技术:综合运用多种表面工程技术,通过各技术间的协同效应改善表层性能。
我们这几年做了些这方面的工作,如离子扩渗、激光相变硬化及激光熔覆技术为代表的先进材料表面处理,特别在物***象沉积技术(PVD)、PVD技术在液压元件上的应用技术、奥氏体不锈钢耐蚀强化技术等取得了一下突破,并且结合当地的企业情况进行了一些实际应用。