表面工程学科体系PPT课件

1、目录第1页/共36页一. 表面工程技术简介表面工程 ，是经表面预处理后通过表面涂覆 、表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变固体金属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, 以获得所需表面性能的系统工程。1. 表面工程的定义第2页/共36页几种常见的金属表面处理技术第3页/共36页2. 现代表面工程的发展历程1983 年英国T. Bell(英国伯明翰大学教授)在伯明翰 大学建立沃福森表面工程研究所 Surface Engineering（1984） 1985年，英国第一届表面工程国际会议 1986年，国际热处理与表面工程联合会 1987年，英国第二届国际会议 1987年12月

2、在北京成立表面工程研究所，徐滨士 任所长 88年11月全国首届表面工程现状与未来研讨会 88年中国表面工程创刊 2004年10月，徐滨士院士获得国际表面工程与热 处理联合会最高学术成就奖，标志着中国表面工程 发展受到国际同行的肯定l 目前，全世界范围内，表面工程的应用已取得巨大 的经济效益，而且也逐渐发展成为横跨多个学科的 边缘性、综合性、复合型学科.第4页/共36页二.表面工程技术的目的及其意义1.表面工程技术的目的第5页/共36页表2-1：表面工程有关的表面性质第6页/共36页第7页/共36页2.表面工程技术的意义（1）满足社会生产及人民生活的需要 表面工程技术应用在钟表、手饰、灯具、餐具

3、、家具及仿古建筑等方面。（2） 通过表面处理大幅度提高产品质量 1)柴油机气缸套：表面处理后提高寿命显著提高(Mo、WC/Co)。 2) 机械阀门：表面处理后提高寿命三倍以上（Co基、WC-Co）。（3）节约贵重材料： 许多零件可以采用复合结构如阀门、高级模具。（4）实现材料表面复合化 解决单一材料无法解决的问题。如：切削刀具：CVD镀TiN、TiC薄膜。第8页/共36页（5）良好的节能、节材效果 发热元件表面的远红外辐射涂层，能提高热效率；汽车发动机全铝化、铝合金气缸套的耐磨涂层使用。 （6）促进了新兴工业的发展 1) 热障涂层：ZrO2Y2O3、ZrO2MgO、ZrO2CeO2等。 2)

4、烧蚀涂层：有机材料加石英纤维、陶瓷纤维或碳纤维。 3) 超大规模集成电路中的金刚石薄膜（CVD技术）、绝缘膜、导电涂层等。 4) 非晶态薄膜：气相沉积、电镀、刷镀、激光、电子束等方法制造。 5) 原子核反应器中的高温抗氧化涂层。 6) 纳米涂层：纳米结构ZrO2Y2O3涂层、Al2O3涂层及WC-Co涂层。第9页/共36页（7）表面工程促进了机械维修创新-再制造 1) 1984年美国“技术评论”提倡旧品翻新或再生并称为“重新制造”， 2005年美国再制造产值已超过1000亿美元，100万人就业。2) 德国大众从1941年开始再制造，到2004年已再制造发动机748万台，变速器240万台。3)

5、再制造成本节约50%，节能60%，节材70%。4) 再制造目前已在我国得到了广泛的重视。2009年11月，工业与信息化部启动了包括工程机械、矿采机械、机床、船舶、再制造产业集聚区等在内的8大领域35家企业的再制造试点工作。2009年12月8日，国务院总理温家宝就再制造作出了重要批示。第10页/共36页三. 表面工程技术的分类1. 基于工艺的分类第11页/共36页2. 基于学科特点的分类第12页/共36页第13页/共36页第14页/共36页第15页/共36页3. 基于技术作用原理的分类第16页/共36页4. 基于材料的分类 金属材料层 陶瓷材料层 高分子材料层 复合材料层第17页/共36页四.表

6、面工程技术的应用1.在保护、优化环境中的应用第18页/共36页2.2.在在结构材料中的应用结构材料中的应用第19页/共36页第20页/共36页3.在功能材料和元器件中的应用 第21页/共36页第22页/共36页第23页/共36页4.在再制造工程中的应用 第24页/共36页5.在研究开发新型材料中的应用第25页/共36页五.表面工程技术的发展趋势1.发展表面工程新技术u电弧喷涂方面，发展了高速电弧喷涂u等离子喷涂方面，已研究出射频感应藕合式等离子喷涂及微等离子喷涂等u电刷镀方面，研究出摩擦电喷镀及复合电刷镀技术u 高能束应用方面，发展了激光或电子束表面淬火、表面熔覆等技术第26页/共36页2.发

7、展复合表面工程技术 单一的表面工程技术，由于其固有的局限性，不能满足日益苛刻工况条件的要求，通过最佳协同效应获得了 1+12 的效果，解决了一系列高新技术发展中特殊的工程技术难题l 热喷涂与激光重熔的复合 l 热喷涂与刷镀的复合l 化学热处理与电镀的复合l 表面强化与固体润滑的复合l 多层簿膜技术的复合 l 金属材料基体与非金属材料涂层的复合第27页/共36页3.面向绿色制造和节能降耗的表面工程第28页/共36页4.完善表面工程技术设计体系 实现资源共享、成果共享。广泛搜集一切有关表面工程的数据，通过数学建模并应用计算机技术逐步建立和完善表面工程技术设计体系第29页/共36页5.向自动化、智能化的方向迈进第30页/共36页6.纳米表面工程技术 第31页/共36页纳米单层膜、纳米多层膜（超模量、超硬度）表面晶粒约为 20 nm 表面层，显著提高表面性能 提高材料的摩擦学性能 加入纳米颗粒，自动形成抗磨减摩修复膜 致密度、结合强度、耐磨性显著提高第32页/共36页表面机械碾压示意图实验结果第33页/共36页8.促进再制造工程的发展 再制造工程是，废旧产品高技术修复 、改造的产业化。表面工程是再制造的基础，没