现代表面工程技术

现代表面工程技术modelrnsurfaceengineeringtechnology，教材和参考资料，优先教材：表面工程，机械工业出版社，曾晓雁主编的二选教材：现代表面技术，机械工业出版社，钱苗根编着金属材料的表面新技术，赵文珍，西安交通大学出版社， 1992参考文献：面向21世纪的表面工程徐滨士，北京：机械工业出版社，1997表面工程手册，李国英主编，北京：机械工业出版社，1998表面涂层技术，陈学定，韩文政，北京：机械工业出版社，1994表面工程和维护，徐滨士，朱绍华等，北京：机械工业出版社，1996，教育目的， 本课程系统地把握现代表面处理技术的基本原理合理选择和应用这些表面工程技术，把握能够解决材料表面硬度、强度、耐磨性和心部强韧性矛盾的主要表面技术各自的特点和应用领域。 第一章：表面技术概论，表面技术直接关系到各种表面现象和过程，是给人类带来幸福的技术和利用的技术。 表面工程技术日益受到重视的主要原因是：1)社会生产、生活需求2 )通过表面处理大幅提高产品质量3 )节约贵重材料4 )实现材料的表面复合化，解决单一材料无法解决的问题5 )良好的节能、节约效果6 )促进新兴工业的发展， 应用实例应用汽车轻量化铝合金表面耐磨问题突出表面耐磨涂层火箭发动机尾喷嘴内壁和燃烧室： 20003300的温度和巨大的热火焰流冲击，应用实例2、飞船或洲际导弹头锥体和翼尖：数十倍的与大气摩擦的所谓空气加热，其温度为40005000:问题：大部分金属和合金都承受不了这么高的温度。 解决问题的方法：依赖于各种形式的隔热涂层、防火涂层和烧蚀涂层。 绝热防火涂层是热传导率低的氧化物：氧化铝、氧化锆、氧化钍等。 烧蚀涂层：在有机材料中加入石英纤维、陶瓷纤维、碳纤维。 应用实例3、人造卫星在宇宙中的温度控制问题：卫星表面被太阳照射的面的温度可达到200，未被太阳照射的面的温度可下降到-200。 应用实例4、航天飞机机壳需要隔热材料和涂层：例如美国洛克希德导弹和航天公司研究的LI-900全氧化硅隔热毡特性：1)重量轻，体积的95%为空。 2 )为了防水、耐腐蚀性、散热，在表面实施了碳化硅涂层。 这个涂层反射入射热量的90%，剩下的10%被氧化硅毡遮断。 应用例5、太阳能的利用中，必须利用涂层来吸收太阳光谱全频带的能量。 以电子束蒸镀的金属陶瓷层Co-Al2O3为太阳能吸热器，对太阳能的吸收率达到95%，表面技术受到重视的原因，表面新技术的出现受到重视，不仅是重要的学术价值。 这是因为1 )材料力学、化学性能及其变化从表面开始；2 )随着器件的微细化，表面/体相的原子比增大，出现很多新特性；3 )材料表面的研究是很多高科技的理化基础等。 世界各发达国家非常重视表面工程：如美国工程科学院十几年前向美国议会提供的2000年前集中力量加强发展的九项新科学技术中，关于材料的只有材料表面科学和表面技术的研究。 一、使用表面技术的目的，(1)提高材料对环境的抵抗力。 (2)赋予材料表面的功能特性。 包括光、电、磁、热、声、吸附、分离等各种物理、化学性能。 (3)实施特定的表面加工制造零件、零件、零件等。 表面技术主要通过表面复盖和表面改性技术提高材料对环境的抵抗力，赋予材料表面的功能特性。 表面涂层：主要采用各种涂层技术。表面改性技术：采用机械、物理、化学等方法，改变材料表面的形态、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。 具体而言，表面工程技术是不改变基材的成分，不损害基材的强度，通过物理手段或化学手段对材料的表面赋予特殊的性能，满足工程技术对材料的要求的技术。 作用：改善或赋予表面各种性能；二、表面现象相关表面技术；一)表面湿润和逆湿润技术；二)表面催化技术；三)膜技术；四)表面化学技术本课程主要学习表面包复、表面改性等表面技术。 第二节表面技术的分类，根据学科特点将表面技术大致分为三个方面：表面合金化：热喷涂、堆焊、离子注入、激光熔敷、热浸镀等。 表面被复层和被复膜技术：包括喷镀、电镀、化学转化处理、电镀、化学镀、蒸镀、涂装、堆焊、金属染色、热镀等。 表面组织转化技术包括激光、电子束热处理技术及喷丸硬化、辊压等表面加工硬化技术。 根据表面技术Matton分类法、作用原理，表面技术可分为以下4种基本类型(Matton分类法):1 )原子堆积物以原子、离子、分子和粒子群等原子尺度的粒子形态在材料表面形成被复层，进行电镀、无电解电镀、物理气相沉积、化学气相沉积等. 2 )粒子堆积：堆积物以大尺度的粒子形态在材料表面形成被复层，如喷镀、搪瓷涂层等。 3 )复盖整体。 4 )表面改性：用机械、物理、化学等方法改变材料表面的形态、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。 材料的表面工艺根据技术特点，有电镀、化学镀、热浸镀、喷涂、堆焊、化学镀膜、涂装、表面彩色、气相沉积、“三束”改性及表面热处理、变形强化和衬里等13种，表面技术广义包括：1)表面技术的基础和应用理论。 2 )表面处理技术。 包括表面包复技术、表面改性技术和复合表面处理技术三个部分。 3 )表面加工技术。 4 )表面分析和测试技术5 )表面工程技术设计。 第三节表面技术的应用，第一、表面技术应用的广泛性和重要性，表面技术的结构材料以及在施工构件和机械零件中的应用主要起到防护、耐磨、强化、修复、装饰等作用。 三、表面技术在功能材料和部件上的应用光学特性、电特性、磁特性、热学特性、化学特性、功能转换、磁记录材料、双金属、防护涂层四、表面技术在人工适应、保护和优化环境下的应用抗菌灭菌TiO2、生物医学材料、第四节表面技术的发展、 材料表面改性和强化问题引起国内外材料科学界的关注，学术研究十分活跃，老技术不断创新，新技术不断涌现，工程应用不断扩大。 究其原因，主要是(1)高新技术的发展对部件质量的要求越来越高，如高耐磨性、高耐腐蚀性、耐高温性及各种特殊功能。 现有材料往往不能满足需求。 (2)器件微型化使得表面问题更加突出。 (3)希望通过表面改性，用普通材料代替昂贵的材料来降低成本。 材料表面工程是新兴的边缘学科，材料表面工程是一门新兴的边缘学