MCl2＋A → ACl2＋[M] (A为基体金属)
MCl2＋H2 → 2HCl＋[M]
反应生成的活性金属原子[M]渗入工件表面。
（4）离子轰击渗镀法：
通过在低真空下气体辉光放电使渗剂金属变成等离子态。离子活性比原子高，再加上电场的作用，所以此方法渗速高，质量好。
（5）复合渗：
利用各种方法，将工件表面形一固相涂层，然后加热扩散。镀层工艺和加热工艺多种多样。
10. 金属表面热渗镀的渗镀元素与基底元素有限固溶并有中间化合物形成的渗层组织分析。 有限固溶并有中间化合物形成的渗层组织开始阶段如图中曲线①所示，表面B元素浓度继续增加，达到C1，表面形成AnBm并向内扩散，即形成曲线②，表面B元素浓度继续增加至Cβ，表面形成β相并向内扩散，达到曲线③。
B溶入A的表面形成α固溶体。开始阶段的浓度曲线如①所示，随着B原子的不断溶入和扩散，表面浓度不断增加，当B在A中的浓度达到该温度下α相的饱和浓度Cα时B的浓度曲线如②所示；当B原子进一步渗入时表面的浓度达到C1甚至C2时，即表面形成化合物相AnBm，如曲线③所示；B再进一步扩散，表面浓度进一步升高，出现β相，最终曲线如④所示。由外向内依次是β→AnBm→α→A。渗层中各相的相对厚度由各相的形核和转变的难易程度决定，一般是成长快的较厚。 11. 金属表面热喷涂的技术特点。
金属表面热喷涂是利用专用设备将固体材料熔化并加速喷射到工件表面形成一种特制薄层，提高工件表面性能的表面处理方法。其技术特点主要有以下几点：
1取材广泛 ○
2可用于各种基体 ○
3基体保持较低温度 ○
4工效高，比电镀快 ○
5工件大小不受限制，可进行局部喷涂，工件或整体均可 ○
6涂层厚度易控制 ○
7满足各种性能需要：耐磨、耐蚀、高温氧化、隔热、高温强度、密封、减磨（润滑） ○、耐辐射、导电、绝缘等。
12. 激光表面改性的特点。
激光束和电子束发生器有足够的能量促使短时间内加热和活化工件大面积的表面区域。
是材料表面改性的重要方法，主要有如下特点：
① 由于加热速度极快，基体温度不受影响
② 加热层深几个μm，这样薄层熔化需要能量几个J/cm2，三束能量很高，可以在表面
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产生10～10K/cm的稳定梯度，表明迅速熔化，此温度梯度又使熔化部分以10～1011K/s速度冷却，S-L界面推移速度为每秒几米。 ③ 激光表面改性可提高表面抗蚀性和耐磨性，还可用于半导体技术和催化剂技术。 ④ 激光表面改性包括：改变表面成分：合金化、熔覆；改变表面结构：表面相变硬化。 ⑤ 表面形成亚稳组织，产生特种性能。 13. 激光表面涂覆层的组织特点。
将具有某种特殊性能的粉末材料以最小的稀释度用激光火焰涂在基体表面，从而获得特殊的表面性能的表面改性方法称为激光表面涂覆。与激光熔凝相似，只是熔化对象不同。激光涂覆的组织特点为：
1晶粒细小（快冷所致） ○。
2稀释度很低时，界面出元素不扩散。稀释度较大时，涂层一侧发生液态扩散，扩散 ○距离较大；基体一侧，固态扩散，扩散距离很小。
3由于涂层凝固收缩受到基体阻碍，冷却后得到的涂层内有残余应力。另外，涂层与○基体热膨胀系数不同。产生裂纹。解决办法：预热基体，涂覆后热处理。
4气孔：高温液相吸收空气中气体，凝固冷却后过饱和析出，凝固收缩形成气孔。这○种气孔细小，可用保护气氛进行防止。基体与涂层界面大气孔和搭接涂层过程产生的大气孔， 可以通过控制涂覆参数和搭接度解决。
14. 金属基复合材料界面的分类和结合机制。 金属基复合材料界面主要分为三类：
第一类界面的特征为金属基体和增强体之间既不反应也不互相溶解，界面相对比较平整。 第二类界面的特征为金属基体和增强体之间彼此不发生界面化学反应，但浸润性好，能发生界面相互溶解扩散，基体中的合金元素和杂质可能在界面上富集或贫化，形成犬牙交错的溶解扩散界面。
第三类界面的特征为金属基体和增强体之间彼此发生界面化学反应，生成新的化合物，形成界面层。
金属基复合材料的界面类型 类型一 金属基体和增强体既不反应也不互相溶解 Cu-W Cu-Al2O3 Ag-Al2O3 Al-B(表面涂BN) Al-不锈钢 Al-B Al-SiC Mg-SiC
金属基复合材料中的界面结合基本可分为四类，即：机械结合；共格和半共格原子结合；扩散结合；化学结合。
类型二 金属基体和增强体不反应但互相溶解 Cu-Cr合金-W Nb-W Ni-C Ni-W 类型三 金属基体和增强体之间发生反应生成界面反应物 Cu-Ti合金-W Ti-Al2O3 Ti-B Ti-SiC Al-SiO2 Al-C(在一定温度下) Mg-Al18B4O33w 机械结合
基体与增强体之间纯粹靠机械结合力连接的结合形式称为机械结合。它主要依靠增强材料粗糙表面的机械“锚固”力和基体的收缩应力来包紧增强材料产生摩擦力而结合。结合强度的大小与纤维表面的粗糙程度有很大关系，界面越粗糙，机械结合越强。只有当载荷应力平行于界面时才能显示较强的作用。机械结合存在于所有复合材料中。既无溶解又不互相反应的第一类界面属这种结合。 共格和半共格原子结合
共格和半共格原子结合是指增强体与基体以共格和半共格方式直接原子结合，界面平直，无界面反应产物和析出物存在。金属基复合材料中以这种方式结合的界面较少。 扩散结合
扩散结合是基体与增强体之间发生润湿，并伴随一定程度的相互溶解而产生的一种结合。这种结合与第二类界面对应，是靠原子范围内电子的相互作用产生的。
化学结合
是基体与增强体之间发生化学反应，在界面上形成化合物而产生的一种结合形式，由反应产生的化学键合提供结合力，它在金属基复合材料中占有重要地位，第三类界面属这种结合形式。
15. 纤维增强金属基复合材料界面残余应力的计算。 假设复合材料中界面结合强度足够高，以至在界面热错配应力作用下不发生滑动和开裂。图（a）为在T1温度下复合材料处于原始状态（热错配应力为零）的示意图。当该复合材料被加热到T2温度时，如果纤维与基体间无相互约束，则纤维与基体将发生自由膨胀，结果如图（b）所示。但实际上复合材料中纤维与基体之间是相互约束的，并且我们前面已经假设界面不发生滑动和开裂，所以界面约束的作用结果是纤维受基体的拉伸作用而比自由膨胀时的膨胀量有所增加；而基体受纤维的压缩应力作用而比自由膨胀时的膨胀量有所减小，结果如图（c）所示。
(a) T1温度
(c) T1温度，界面约束 , 界面自由 (b) T2温度
金属基复合材料界面热错配应力计算示意图
基 体 纤 维 基 体 dm dc df l 基 体 纤 维 基 体 基 体 纤 维 基 体
由图1可以很显然得到以下计算公式：
dm = (T2-T1)αm l (5.7) df = (T2-T1)αf l (5.8) dc = (T2-T1)αc l (5.9)
其中：αm、αf和αc分别为基体、纤维和复合材料的热膨胀系数。从上面3个公式可以得到基体、纤维和复合材料的自由膨胀应变εm、εf和εc分别为：
εm = (T2-T1)αm (5.10) εf = (T2-T1)αf (5.11) εc = (T2-T1)αc (5.12)
对比图5-5（b）和（c）可以得到，复合材料中界面热错配应力的产生是由于在界面约束条件下基体少膨胀和纤维多膨胀引发的弹性应变对应的应力，其值应该为：
σi = (εc - εf ) Ef = (εm -εc )Em (5.13)
其中：σi为界面热错配应力，Ef和Em分别为纤维和基体的弹性模量。将公式（5.10），（5.11）和（5.12）带入（5.13），则得到复合材料热膨胀系数αc的计算公式：
αc =（αm Em +αf Ef ）/（Em + Ef ） （5.14） 而将公式（5.14）带入公式（5.13），便可得到金属基复合材料中的界面热错配应力为：
σi = (T2-T1)（αm -αf ）Em Ef /（Em + Ef ） （5.15）
从公式（5.15）可以看出，金属基复合材料中的界面热错配应力随基体与增强体热膨胀系数差和温差的增加而提高。公式（5.15）对于金属基复合材料体系设计和实际应用具有重要的理论意义与实际价值。
16. 金属基复合材料纤维临界长径比的计算。
假设在短纤维增强金属复合材料中有一根长度为l，直径为d的圆柱状短纤维，如图所示。在平行于纤维轴向的外载荷P的作用下，该短纤维通过界面载荷传递最有可能断裂的部位是其轴向的中间部位。假设该复合材料纤维与基体界面结合强度足够高，那么单位界面面积能够传递给纤维的最大载荷就取决于基体的剪切屈服强度。如果用τs表示基体的剪切屈服强度，则两端能传递给纤维中部的最大载荷（Pmax）应该是从纤维中部到一端的侧表面积与τs的乘积，因此有：
Pmax = (1/2 )lπdτs (5.26) 这时纤维承受的最大应力（σmax）为：
σmax = Pmax /Sf = (1/2) lπdτs/π(d/2)2= 2lτs /d （5.27） 其中Sf为纤维的横截面积。
只有当最大应力（σmax）达到纤维的断裂强度（σf）时，纤维才有可能发生断裂。因此纤维发生断裂的临界状态是σmax = σf ，这时纤维的长度达到临界长度（lc），因此有： σf = 2 lcτs /d 所以纤维临界长径比λ为：
λ= lc /d = σf /2 τs
从短纤维增强金属复合材料增强相的临界长径比的计算公式可以看出，纤维的临界长径比与纤维的断裂强度成正比，与基体的屈服强度成反比。对于给定的基体合金和纤维材料，可以通过上述公式计算该体系的纤维临界长径比。
P 基体 纤维 断裂部位 纤维临界长径比计算示意图
l d P
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