納米涂層技術在鋼結構領域的發(fā)展現(xiàn)狀
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色涂君網(wǎng)絡 發(fā)布日期：
2017-10-28 09:54
西班牙科學研究機構InasmetTechnalia的歐洲項目經(jīng)理JoseLuisViviente博士負責納米技術項目第二階段，該項目側重發(fā)展納米技術在健康、航空、太空、汽車、能源等領城的應用。他以納米技術是鋼結構的挑戰(zhàn)為題，介紹了納米技術的重要性以及在鋼結構領域的發(fā)展現(xiàn)狀，納米材料、納米結構涂層、鍍膜涂層技術等。納米源自希臘語的“矮子”，1納米等于10的負9次方米，納米技術是指設計、生產能夠將物質結構的外型及尺寸控制在納米級的裝置和系統(tǒng)，其范圍界定在0.1～100nm范圍內。 納米之所以重要主要有兩點原因，一是其表面/體積比使其具備了獨特的表面特性優(yōu)勢;二是量子效應。目前面對的挑戰(zhàn)及需要改進的地方主要包括：機械和結構特性：硬度、強度、耐磨性;熱和化學特性：耐熱性、絕緣性、催化性;生物特性：適應性、殺蟲特性;電子和光學特性：反射性、透明性等。樂觀的估計，在未來7～8年間納米技術所創(chuàng)造的價值將達到30億美元，即使是悲觀的估計也可達到10億美元。 高速加工已被普遍認為是提高產量、降低制造成本的加工技術。干式加工或微量潤滑概念是如今加工業(yè)為減少環(huán)保及生產成本的主要目標。對鋼結構制造商和涂層供應商而言，最重要的是生產率。切削性能(切削速度，單位時間切削量)提高20%，制造成本將減少15%。越來越嚴苛的加工要求需要鋼結構材料和涂層進一步發(fā)展，改善加工條件及改進鋼結構設計。在加工過程中，刀刃處會出現(xiàn)溫度和機械力的驟然變化以及劇烈的化學反應.需要采用保護涂層以減少機械和熱負載。近年來，(Ti，Al)涂層的硬質合金鋼結構在高性能鋼結構市場上已經(jīng)占據(jù)了主導地位。在某些特殊應用場合的高需求促進了特殊涂層或精確涂層的發(fā)展。 納米材料和納米結構材料的主要形式有：原子簇、納米粒子、納米層、納米纖維;多層式(層的厚度在納術級范圍內);納米結構涂層或納米涂層;納米結構的粒狀材料等。納米級涂層：涂層至少有一個尺寸(如晶?；颡毩⒌膶?小于100nm。 納米晶粒涂層比傳統(tǒng)的粗粒涂層具有更低的磨損率、更高的硬度和強度，微小的顆粒尺寸改變了涂層的破裂形式和材料去除機制，但關健問題是在熱應力下保持顆粒的尺寸。納米混合涂層包含至少兩個相位(晶相和非晶相)或兩個結晶狀態(tài)。尺寸、體積和納米晶粒的分布以及非晶相的厚度需要優(yōu)化，以找到在超硬度和強度間的平衡點，需要考慮熱穩(wěn)定性，在涂層過程中及后來的階段顯示出的非混合性、分解拐點和偏析現(xiàn)象。 納米多層結構由不同材料的納米層交替組成，具有各向異性的特性，加強了單層鍍層的性能，通過不同的交替層相互輔助，改善了涂層特性。薄膜沉積技術主要分為物理氣相沉積和化學氣相沉積，彩鋼分別具有不同的優(yōu)勢及工藝特點。物理涂層具有高度一致的厚度，可提供理想的化學計量控制和相對低的沉積溫度，允許整個表面同時進行涂層，但需要注意沉積率，控制內應力以限制涂層厚度，以及與基體的粘著力。化學氣相沉積則具有一致的厚度和高沉積率，對復雜幾何外型具有一致的沉積性，但其具有溫度高、內應力大的問題。
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