表面工程的进展与绿色再制造工程

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1、中国机械工程学会生产工程分会2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议表面工程的进展与绿色再制造工程*徐滨士马世宁梁秀兵董世运装甲兵工程学院北京100072摘要:本文阐述了表面工程的定义、特点，指出了表面工程在21世纪的发展方向一纳米表面工程和复合表面〔程。介绍了再制造工程的概念、组成与作用，并指出再制造工程在我国具有广阔的应用前景。关键词:表面工程纳米表面工程再制造工程中困分类号:TG171前言20世纪80年代以来，国际上掀起了一股绿色浪潮，提出了以充分利用资源、减小对环境的污染为目标的“绿色制造”的新概念和新的思维方式。再制造工程就是在这种形势下产生的一个新兴研

2、究领域，在国外已经形成了再制造产业，它是解决资源浪费、环境污染和废旧装备翻新改造的最佳方法和有效途径之一，是符合国家可持续发展战略的一项绿色系统工程I1}1.先进的表面工程技术因具有优质、高效、低成本、少污染等优点，在再制造工程中发挥着重要作用。表面工程是再制造工程主要的基础技术。2表面工程2.1表面工程的特点表面工程，是经表面预处理后，通过表面涂扭、表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态等，以获得所需要表面性能的系统工程〔:表面工程是由多个学科交叉、综合而发展起来的新兴学科，它以“表面”为研究核心，在有关r论的墓础上，根据零件表面的失效机制，以应用各种

3、表面工程技术及其复合为特色，逐步形成了与1科密切相关的表面工程基础理论。表面工程的含义很广，它概括了表面处理、表面加工、表面涂层、改性以及薄膜技术等内容。它不仅在学术上丰富了材料科学、冶金学、机械学、电子学等学科，而」T新m4If穷骊垃如高能吏冶余学、纳来表面物理学、动杰金属学、鹰擦化学、微观魔擦学等161表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，赎予霉件耐高温、防腐蚀、耐磨#J0、抗疲劳、防辐射等性能，这层表面材料与制作部件的整体材料相比，厚度薄，面积小，但却承担着工作部件的主要;j1能。并列为节能、节材示范项目17J。材料表面改性作为

4、传统材料性能优化的基础研究也被列入国家自然科学基金‘。九五”、“十五”优先资助领域四。由于表面工程的显著作用和重要地位，许多先进的表面〔程技术及其基础理论研究被列入了国家“973”项目、国家重点技术创新项目、国家重点科技攻关顶目等。例如高速电弧喷涂技术已经被列入国家重点技术创新项目和国家“九五”攻关项目。2.2表面工程的进展当前表面_I程发展非常迅速，也非常活跃。其原因是，第一，现代工业的发展对机电产品提出了更高的要求，高温、高压、高速、重载以及腐蚀介质、恶劣工况卜可靠而持续地I_作，表面工程为实现这些要求大显身手。第二是相关的科学技术的发展为表面工程注入了活力、提供

5、了支撑。如高分子材料和纳米材料的发展，激光束、离子束、电子束三种高能量密度热源的实用化等，都大人拓宽了表面_J程的应用领域，丰富了表面!;程的功能，提高了表面处理的质童。第三是表面I程适合我国国情，能大鱿节约能源、资源，体现了科枯尺怜转什为十产为的恋炎.符杏可持球分展拙略_.2000年中国工程院咨询项比1998年中波政府科技合作项目;2001年国家自然科学基金资助项目;国家"973"I页目。7表面工程的进展与绿色再制造卫程2.2.1复合表面工程复合表面I:程包括多种表面S=程技术的复合和不同材料的复合两种形式(1)多种表面1_程技术的复合能够形成新的涂层体系，并建立表

6、面I程新领域。单一的表面}程技术由丁其固有的局限性，往往不能满足日益苛刻的I况条件的要求。综合运用两种或多种表面工程技术的复合表面1程技术通过最f;_协同效应获得了“l+1>2”的效果，解决了一系列高新技术大展中特殊的1程技术难题。目前，复合表面_C程技术的研究和应用已取得了重大进展，如热喷涂与激光重熔的复合、热喷涂‘。刷镀的复合、化学热处理与电镀的复合、表面强化与喷丸强化的复合、表面强化}I}周体润滑层的复合、多层簿膜技术的复合、金属材料基体与非金属材料涂层的复合等，复合技术使本休材料的表面簿层具有r史加卓越的性能。复合表面工程技术将在新世纪中不断得到发展，今后将根

7、据产品的需要进一步综合研究运用各种表面L程技术综合或复合以达到最佳的优化效果。(2)不同材料的复合单一结构涂层越来越难以满足目前日益提高的对材料性能要求。复合涂层不但具有单一结构涂层所具备的性能，还因复合材料的不同而获得特殊性能或具有多功能的性能涂层，从而使复合涂层的研究和应用日益增多。目前，由各种材料复合获得的复合涂层种类主要有:金属基陶瓷复合涂层、陶瓷复合涂层、多层复合涂层、梯度功能复合涂层等。例如，Al是具有较好抗腐蚀性能的涂层材料，但纯AI涂层的抗磨性差。通过在AI中添加硬质陶瓷相可显著提高其耐磨性能114]。因此可在AI金属中添加AN,AI