表面涂层研究方向及发展现状论文

汽车涂层是为了整体更坚固耐用，并且底面涂层有防止老化生锈的作用，顶面涂层有增亮防挂防老化等作用，期望我们的答案能让你选为精华答案！

汽车涂层是涂层复合材料的一种重要应用。经过百余年的发展，汽车涂层从只具有单一功能的单层涂层发展成为了具有多种功能的多层涂层。而汽车涂层的力学性能决定着涂层的表面性能(如抗划伤能力、服役寿命等等)，影响着整车质量的优劣。因此，对汽车涂层力学性能的研究具有重要的现实意义。本论文针对汽车涂层研究现状，开展了以下工作： 1．对汽车油漆材料进行常温拉伸试验，得到了五种不同的汽车油漆的拉伸应力-应变曲线以及弹性模量、屈服强度、极限强度等主要力学参数。并得到了相应本构模型的相关参数，为分析汽车涂层的力学性能提供了参考数据； 2．对面漆和中涂漆进行纳米改性实验。结果表明，对面漆和中涂漆添加质量分数为5％的α-Al2O3纳米颗粒后，发现材料的力学性能发生了一定的变化。在添加纳米颗粒的同时加入偶联剂会使材料的力学性能有明显的增强； 3．利用划痕实验方法评价两种不同的汽车涂层的抗划伤能力。实验结果表明，金属闪光系汽车涂层抗划伤能力优于本色系汽车涂层。同时，在法向加载速度相同的情况下，水平加载速度越快，涂层越容易破坏； 4．利用MARC有限元分析软件对本色系汽车涂层进行划痕实验的数值模拟。

整台发动机，从风扇到尾喷管的主要部件无不使用涂层。发动机涂层按用途分为抗氧化耐腐蚀涂层、隔热涂层、耐磨涂层和封严涂层。①抗氧化耐腐蚀涂层：早期发动机因工作时间短而高温合金又含有足够的铬、本身能抗氧化，所以不施加涂层。然而，随着发动机寿命的延长和温度的提高，以及高温镍基合金中铬含量降到原有的50%，已不能抵抗高温氧化和热腐蚀，需要涂层防护。高温氧化和热腐蚀是涡轮叶片损坏的主要原因,可使工作寿命缩短到300小时。涂覆涂层后高温部件工作寿命可延长2～3倍。压气机转子和静子叶片使用含铝磷(铬)酸盐涂层保护。燃烧室既可使用高温搪瓷又可涂覆含铝磷(铬)酸盐涂层。涡轮转子和静子叶片多用加有铬、钛、硅、钇等改性元素的铝化物扩散涂层或扩散障涂层。加力燃烧室使用高温搪瓷或陶瓷涂层。 发展中的金属-铬-铝-钇包覆涂层的使用寿命比扩散涂层增加一倍以上，使用温度达1100°C。这种涂层常与氧化锆基隔热涂层组合使用，可降低温度50～100°C。②耐磨涂层：影响发动机寿命的另一个因素是高温磨损，包括撞击磨损和微振磨损。爆炸喷涂或等离子喷涂碳化钨-钴、碳化铬-镍铬涂层最为有效。涂覆后，零件的耐磨损寿命可延长7～100倍，已在大型运输机的发动机上广泛使用。③封严涂层：涂覆在发动机气流通道的间隙部分。涡轮的径向间隙每增大0.13毫米，发动机单位耗油量约增加0.5%；反之,减少0.25毫米,涡轮效率提高1%。另外，减少压气机的径向间隙还可以提高发动机的抗喘振能力，从而改善飞行安全性。常用的封严涂层要求硬度适中,既有强度又便于刮削。滑石粉涂层和镍-石墨涂层已获应用。正在研制中的氧化锆涂层能承受1300°C的高温。 刀具涂层技术通常可分为化学气相沉积（CVD）技术和物理气相沉积（PVD）技术两大类，分别评述如下。一、CVD技术的发展二十世纪六十年代以来，CVD技术被广泛应用于硬质合金可转位刀具的表面处理。由于CVD工艺气相沉积所需金属源的制备相对容易，可实现TiN、TiC、TiCN、TiBN、TiB2、Al2O3等单层及多元多层复合涂层的沉积，涂层与基体结合强度较高，薄膜厚度可达7～9μm，因此到八十年代中后期，美国已有85%的硬质合金工具采用了表面涂层处理，其中CVD涂层占到99%；到九十年代中期，CVD涂层硬质合金刀片在涂层硬质合金刀具中仍占80%以上。尽管CVD涂层具有很好的耐磨性，但CVD工艺亦有其先天缺陷：一是工艺处理温度高，易造成刀具材料抗弯强度下降；二是薄膜内部呈拉应力状态，易导致刀具使用时产生微裂纹；三是CVD工艺排放的废气、废液会造成较大环境污染，与目前大力提倡的绿色制造观念相抵触，因此自九十年代中期以来，高温CVD技术的发展和应用受到一定制约。八十年代末，Krupp.Widia开发的低温化学气相沉积（PCVD）技术达到了实用水平，其工艺处理温度已降至450～650℃，有效抑制了η相的产生，可用于螺纹刀具、铣刀、模具的TiN、TiCN、TiC等涂层，但迄今为止，PCVD工艺在刀具涂层领域的应用并不广泛。九十年代中期，中温化学气相沉积（MT-CVD）新技术的出现使CVD技术发生了革命性变革。MT-CVD技术是以含C/N的有机物乙腈（CH3CN）作为主要反应气体、与TiCL4、H2、N2在700～900℃下产生分解、化学反应生成TiCN的新工艺。采用MT-CVD技术可获得致密纤维状结晶形态的涂层，涂层厚度可达8～10μm。这种涂层结构具有极高的耐磨性、抗热震性及韧性，并可通过高温化学气相沉积（HT-CVD）工艺在刀片表面沉积Al2O3、TiN等抗高温氧化性能好、与被加工材料亲和力小、自润滑性能好的材料。MT-CVD涂层刀片适于在高速、高温、大负荷、干式切削条件下使用，其寿命可比普通涂层刀片提高一倍左右。目前，CVD（包括MT-CVD）技术主要用于硬质合金车削类刀具的表面涂层，涂层刀具适用于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。采用CVD技术还可实现α-Al2O3涂层，这是PVD技术目前难以实现的，因此在干式切削加工中，CVD涂层技术仍占有极为重要的地位。二、PVD技术的发展PVD技术出现于二十世纪七十年代末，由于其工艺处理温度可控制在500℃以下，因此可作为最终处理工艺用于高速钢类刀具的涂层。由于采用PVD工艺可大幅度提高高速钢刀具的切削性能，所以该技术自八十年代以来得到了迅速推广，至八十年代末，工业发达国家高速钢复杂刀具的PVD涂层比例已超过60%。PVD技术在高速钢刀具领域的成功应用引起了世界各国制造业的高度重视，人们在竞相开发高性能、高可靠性涂层设备的同时，也对其应用领域的扩展尤其是在硬质合金、陶瓷类刀具中的应用进行了更加深入的研究。研究结果表明：与CVD工艺相比，PVD工艺处理温度低，在600℃以下时对刀具材料的抗弯强度无影响；薄膜内部应力状态为压应力，更适于对硬质合金精密复杂刀具的涂层；PVD工艺对环境无不利影响，符合现代绿色制造的发展方向。随着高速切削加工时代的到来，高速钢刀具应用比例逐渐下降、硬质合金刀具和陶瓷刀具应用比例上升已成必然趋势，因此，工业发达国家自九十年代初就开始致力于硬质合金刀具PVD涂层技术的研究，至九十年代中期取得了突破性进展，PVD涂层技术已普遍应用于硬质合金立铣刀、钻头、阶梯钻、油孔钻、铰刀、丝锥、可转位铣刀片、异形刀具、焊接刀具等的涂层处理。