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激光表面处理和离子注入技术应用实例 |
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零件及材料名称 |
工艺及设备 (应用单位) |
效 果 |
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汽车与拖拉机缸套 |
国产1～2kWCO2激光器 (西安内燃机配件厂) |
提高寿命约40%，降低成本20%，汽车缸套大修期从10万～15万公里提高到30万公里。拖拉机缸套寿命达8000h以上 |
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手锯条(T10钢) |
国产2kWCO2激光器 (重庆机械厂) |
使用寿命比国家标准提高61%，使用中无脆断 |
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发动机汽缸体 |
4条自动生产线 2kWCO2激光器 (中国第一汽车制造厂) |
寿命提高1倍以上，行车超过20万公里 |
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东风4型内燃机汽缸套 |
2kWCO2激光器 (大连机车车辆厂) |
使用寿命提高到50万公里 |
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2-351组合机导轨 |
2kWCO2激光器 (中国第一汽车制造厂) |
硬度和耐磨性远高于高频淬火的组织 |
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硅钢片模具 |
美国820型横流1.5kWCO2激光器 (天津渤海无线电厂) |
变形小，模具耐磨性和使用寿命提高约10倍 |
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采油机汽缸套 |
HJ-3型千瓦级横流CO2激光器 (青岛激光加工中心) |
可取代硼缸套，耐磨性和配副性优良 |
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转向器壳体 |
2kW横流CO2激光器 (江西转向器厂) |
耐磨性比未处理的提高4倍 |
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机床 导轨 |
铸铁 |
激 光 淬 火 |
5kWCO2激光器，波导镜，带宽20mm，υ＝0.6m/min |
硬度：650HV |
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定位环 |
C60 |
5kWCO2激光器，波导镜，带宽15mm，υ＝0.65m/min |
淬火深度：1mm 硬度：700HV |
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凸轮轴 |
铸铁 |
4.5kWCO2激光器，波导镜，带宽15mm，υ＝0.9m/min |
淬火深度：1.2mm 硬度：800HV |
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法兰 凸轮 |
42CrMo4V |
①CO2激光器，4.7kW，带宽10mm，υ＝1.5m/min ②CO2激光器，5kW，带宽6mm，υ＝1.8m/min |
淬火深度：0.3mm，硬度：500HV 淬火深度：0.2mm，硬度：550HV |
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活塞环 |
耐热钢 f 420mm×8mm |
激光重熔，5kWCO2激光器 |
重熔宽度：4mm 重熔深度：1.2mm |
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钛合金 工件 |
Ti6Al4V f 200mm×20mm |
激光气体表面合金化，5kWCO2激光器，氮气30L/min，扫描速度：5mm/min |
合金化宽度：16mm(圆柱面、搭接) 合金化深度：0.15mm，硬度：1800HV |
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阀杆 密封面 |
耐热钢 f 60mm |
激 光 熔 覆 |
5kWCO2激光器，Co基合金粉末，熔覆速度：0.3m/min |
硬度：650HV |
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活塞 摩擦面 |
耐热钢 |
CO2激光2kW，NiCrBSi/WS粉末，熔覆层厚度：1mm，熔覆速度：1.2m/min |
硬度：620HV |
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活塞 摩擦面 |
耐热钢 |
5kWCO2激光器，υ＝1.2m/min，填充材料:药芯焊丝 |
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辊环 |
低合金钢 |
CO2激光器，6kW，Co基合金粉末，熔覆层厚度：1.5mm×3层，熔覆速度：0.3m/min |
硬度：700HV |
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汽车 阀座 |
AlSi10Mg |
CO2激光器，6.8kW，AlSi12+Delom15粉末，熔覆速度：0.6m/min |
硬度：340HV |
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凹模 |
CrMo耐热钢 |
5kWCO2激光器，υ＝0.4m/min |
熔覆层深度：1.5mm，硬度：600HV |
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螺旋 |
不锈钢 |
激光熔覆直接成形，CO2激光器，4kW，Delom50粉末，熔覆层厚度：12mm×5层，熔覆速度：0.4m/min，硬度：610HV |
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零件及材料名称 |
离 子 |
效 果 |
零件及材料名称 |
离 子 |
效 果 |
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轴承、齿轮、阀、模具 |
Fe基合金 |
Ti+ +C+ |
耐蚀性 |
铜拉丝模 |
WC-CO |
C+ |
5(寿命提高倍数， 以下同) |
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外科手术器械 |
Fe基合金 |
Cr+ |
耐蚀性 |
刀具 |
工具钢 |
N+ |
5 |
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齿轮 |
Fe基合金 |
Ta+ +C+ |
抗咬合性 |
刀具 |
WC-CO |
N+ |
2～4 |
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海洋器件、化工装置 |
不锈钢 |
P+ |
耐蚀性 |
切割塑料的刀具 |
90%Mn、8%V、金刚石 |
N+ |
5 |
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人工骨骼、宇航器件 |
Ti合金 |
C+ N+ |
耐磨性、耐蚀性 |
模具 |
钢、WC、 WC-CO |
N+ |
2～4 |
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橡胶、塑料模具 |
Al合金 |
N+ |
耐磨性、起模能力 |
贵重金属铆接砧板 |
D3 |
N+ |
2～5 |
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宇航、海洋用器件 |
Al合金 |
Mo+ |
耐蚀性 |
轧辊(用于铝、铜) |
合金钢 |
3～6 |
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铝罐、管挤压工具 |
D3 |
N+ |
3～5 |
印刷线路板钻头 |
高速钢 |
N+ |
4 |
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铸模工具 |
钢 |
3～5 |
金属钻头 |
工具钢 |
N+ |
0.2～6 |
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丝锥 |
工具钢 |
8～10 |
石墨用钻 |
WC |
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6 |
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细丝模 |
工具钢 |
3～4 |
滚铣刀 |
高速钢 |
N+ |
2～3 |
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人造髋关节 |
钛合金 Ti6Al4V |
— N+ |
100 400 |
丝状切割器 |
高速钢 |
N+ |
5 |
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环状切换器 |
高速钢 |
11 |
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原子炉构件、化工装置 |
Zr合金 |
N+ |
硬度、耐磨性、 耐蚀性 |
注入器嘴、模 |
工具钢 |
2～10 |
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燃料注入器 |
工具钢 |
100 |
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阀座、搓丝板、移动式起重机 |
硬Cr层 |
N+ |
硬度 |
精密航空轴承 |
M50、440 |
更好耐蚀性 |
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铍合金轴承 |
铍合金 |
B+ |
3～5 |
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涡轮机叶片 |
超合金 |
Y+、Ce+、 Al+ |
抗氧化性 |
球轴承 |
4210钢 |
Cr+ |
海水中腐蚀降低3倍 |
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球轴承 |
M50 |
Ti+ |
降低磨损和腐蚀 |
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纺丝模口 |
超合金 |
Ti++C+ |
耐磨性 |
玻璃纤维挤压器 |
工具钢 |
Ti+ |
显著降低磨损 |
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电池 |
铜合金 |
Cr+ |
耐蚀性 |
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轴承 |
Be合金 |
B+ |
耐磨性 |
涡轮叶片 |
Ni钢 |
Y+ |
高抗氧化性 |
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工具、刀具 |
WC+Co |
N+ |
耐磨性 |
蒸汽阀门 |
钢 |
Sn+ |
摩擦降低90% |
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牙钻 |
WC+Co |
N+ |
2～3 |
泵部件 |
17-4PH |
Ti++C+ |
降低磨损 |
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零件及材料名称 |
离子类型及剂量 |
寿命提高倍数 |
零件及材料名称 |
离子类型及剂量 |
寿命提高倍数 |
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纸 刀 |
1% C、 1.6%Cr钢 |
N+ 8×1017/cm2 |
2 |
铜拉丝模 |
WC-6%Co |
N+ 5×1017/cm2 |
5 |
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塑料孔钻 |
高速钢 |
N+ 8×1017/cm2 |
5 |
注入器嘴 |
D3 |
N+ 5×1017/cm2 |
5 |
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乳液割刀 |
WC-6%Co |
N+ 8×1017/cm2 |
12 |
螺纹板牙 |
M2高速钢 |
N+ 8×1017/cm2 |
5 |
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铜条模具 |
WC-6%Co |
C+ 5×1017/cm2 |
5 |
模具和冲头 |
2% C、 12%Cr钢 |
N+ 4×1017/cm2 |
显著降低粘着磨损 |
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钢拉丝模 |
WC-6%Co |
C+ 5×1017/cm2 |
3 |
酚醛树脂 用丝锥 |
M2高速钢 |
N+ 8×1017/cm2 |
12 |
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离子混合的的应用 |
基 材 |
离子元素 |
混合元素、磁控溅射、离子镀 |
应 用 |
动态离子混合的应用 |
基 材 |
离子元素 |
蒸气沉积元素 |
应 用 |
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Ti6Al4V |
N+ |
Sn |
耐磨性 |
钢 |
N+ |
B |
超硬氮化硼 |
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超合金、钢 |
Ar+ |
Y |
抗氧化性 |
钢 |
N+ |
Ti、Hf |
强的黏结硬化层 (TiN、HfN) |
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碳 |
Ar+ |
Pt |
表面催化 |
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钢 钛 铁 |
Ar+、Kr+ Ar+ Ar+、Xe+ |
CrPd PtAl Cr |
耐蚀性 |
任何材料 |
Ne+ |
Al、Cu、Au |
小气孔率的 强黏结金属层 |
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铜 |
Ne+ |
Al、Cr |
抗表面失泽性 |
钢 |
Ne+、He+ |
Cr、Ta |
耐蚀涂层 |
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|
Al2O3、石英、陶瓷、塑料 |
Ne+、He+ |
Al、Cu、Au |
改善黏结性 |
任何材料 |
N+ |
Ti |
PVD涂层的 基材准备 |
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