表面工程復(fù)習(xí)題答案(WZ)

1、 一、名詞解釋 表面工程技術(shù)：為滿足特定的工程需求，使材料或零部件表面具有特殊的成分、結(jié)構(gòu)和性能(或功能)的化學(xué)、物理方法與工藝。 表面能：嚴(yán)格意義上指材料表面的內(nèi)能，包括原子的動能、原子間的勢能以及原子中原子核和電子的動能和勢能等。 潔凈表面：材料表層原子結(jié)構(gòu)的周期性不同于體內(nèi)，但其化學(xué)成分仍與體內(nèi)相同的表面。 清潔表面：一般指零件經(jīng)過清洗(脫脂、浸蝕等)以后的表面。 區(qū)別：潔凈表面允許有吸附物，但其覆蓋的幾率應(yīng)該非常低。潔凈表面只有用特殊的方法才能得到。清潔表面易于實現(xiàn)，只要經(jīng)過常規(guī)的清洗過程即可。潔凈表面的“清潔程度” 比清潔表面高。 吸附作用：物體表面上的原子或分子力場不飽和，有吸引周

2、圍其它物質(zhì)(主要是氣體、液體)分子的能力。 磨損：相對運動的物質(zhì)摩擦過程中不斷產(chǎn)生損失或殘余變形的現(xiàn)象。 腐蝕：材料與環(huán)境介質(zhì)作用而引起的惡化變質(zhì)或破壞。 極化：腐蝕電池工作時，陰、陽極之間有電流通過，使陰、陽極之間的電位差(實際電極電位)比初始電位差要小得多的現(xiàn)象。 鈍化：由于金屬表面狀態(tài)的改變引起金屬表面活性的突然變化，使表面反應(yīng)速度急劇降低的現(xiàn)象。(陽極反應(yīng)受阻的現(xiàn)象) 表面淬火：用特定熱源將鋼鐵材料表面快速加熱到Ac3(對亞共析鋼)或者Ac1(對過共析鋼)之上(奧氏體化)，然后使其快速冷卻并發(fā)生馬氏體相變，形成表面強化層的工藝過程。 噴丸強化：利用高速噴射的細(xì)小彈丸在室溫下撞擊受噴工件

3、的表面，使表層材料在再結(jié)晶溫度之下產(chǎn)生彈、塑性變形，并呈現(xiàn)較大的殘余壓應(yīng)力，從而提高工件表面強度、疲勞強度和抗應(yīng)力腐蝕能力的表面工程技術(shù)。 (噴丸強化技術(shù)) 熱噴涂：采用各種熱源使涂層材料加熱熔化或半熔化，然后用高速氣體使涂層材料分散細(xì)化并高速撞擊到基體表面形成涂層的工藝過程。 電鍍：在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中，在直流電的作用下，以被鍍基體金屬為陰極，以欲鍍金屬或其它惰性導(dǎo)體為陽極，通過電解作用，在基體表面上獲得結(jié)合牢固的金屬膜的表面工程技術(shù)?；瘜W(xué)鍍：在無外加電流的狀態(tài)下，借助合適的還原劑，使鍍液中的金屬離子還原成金屬，并沉積到零件表面的一種鍍覆方法。 復(fù)合電鍍：在電鍍或化學(xué)鍍?nèi)芤褐屑尤敕侨苄?/p>

4、的固體微粒，并使其與主體金屬共沉積在基體表面，或把長纖維埋入或卷纏于基體表面后沉積金屬，形成一層金屬基的表面復(fù)合材料的過程。(彌散鍍、分散鍍)電鑄:電鑄是利用金屬的電解沉積原理來精確復(fù)制某些復(fù)雜或特殊形狀工件的特種加工方法。轉(zhuǎn)化膜技術(shù)：通過化學(xué)或電化學(xué)方法，使金屬表面形成穩(wěn)定的化合物膜層而不改變其金屬外觀(形狀及幾何尺寸)的一類技術(shù)。金屬著色: 金屬著色是采用化學(xué)或電化學(xué)方法賦予金屬表面不同的顏色并保持金屬光澤的工藝。真空蒸發(fā)鍍膜：在真空室內(nèi)，加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子從表面氣化逸出，形成蒸氣流，入射到固體（基片/基板/襯底、工件）表面，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜的方法。濺射鍍膜：

5、用高能粒子轟擊固體表面，通過能量傳遞，使固體的原子或分子逸出表面并沉積在基片或工件表面形成薄膜的方法。 表面微細(xì)加工技術(shù):表面微細(xì)加工技術(shù)指那些能夠制造微小尺寸元器件或薄膜圖形的方法，微細(xì)加工的加工尺寸一般在亞毫米(常指低于100m)至納米級范圍內(nèi)，而加工的單元則從微米級、納米級到原子級（Å級）。光刻:利用照相復(fù)制與化學(xué)腐蝕相結(jié)合的技術(shù)，在工件表面制取精密、微細(xì)和復(fù)雜薄層圖形的化學(xué)加工方法。 二、填空1.表面薄膜與涂層技術(shù)中基材與涂層材料間通?？尚纬桑ㄒ苯鸾Y(jié)合）、（ 擴散結(jié)合 ）、（ 外延生長 ）、（ 化學(xué)鍵結(jié)合）、（ 分子間結(jié)合）、（機械結(jié)合）界面。2.當(dāng)（ <900 ）時，

6、稱為潤濕；當(dāng)（ =00 ）時，稱為完全潤濕；當(dāng)（ >900 ）時，稱為不潤濕；當(dāng)（ =1800 ）時，稱為完全不潤濕。3.流體潤滑的摩擦系數(shù)要（ 小 ）于邊界潤滑的摩擦系數(shù)，邊界潤滑的摩擦系數(shù)要小于（ 干 ）摩擦的摩擦系數(shù)。4. 固體潤滑是利用（ 剪切力 ）低的固體材料來減少（ 接觸表面 ）間摩擦磨損的，常見的固體潤滑材料有（ 石墨 ）、（ FeS ）和（ MoS2 ）。5. 不需要外加其它材料，主要依靠材料自身（ 組織 ）和（ 結(jié)構(gòu) ）轉(zhuǎn)變來進(jìn)行表面改性的工藝主要有（ 表面形變強化技術(shù) ）、（ 表面淬火 ）和（ 退火 ）技術(shù)。6.激光淬火與電子束淬火比較，（ 激光 ）淬火獲得廣泛應(yīng)用，

7、在淬火前表面要經(jīng)過（ 黑化）處理。電子束淬火必須在（ 真空 ）環(huán)境下應(yīng)用。7.熱噴涂工藝主要包括（火焰 ）噴涂、（ 等離子 ）噴涂和（ 電弧 ）噴涂。其中 （ 電弧噴涂 ）只能用于導(dǎo)電的線材，（ 等離子噴涂 ）特別適合噴涂（ 高 ）熔點的材料。8.熱噴涂技術(shù)可應(yīng)用于噴涂（ 耐腐蝕 ）涂層、（ 熱障 ）涂層和耐（ 磨 ）涂層。9. 熱噴涂涂層和基材間為（ 機械結(jié)合 ）界面；熱噴焊、堆焊涂層與基材間為（ 冶金結(jié)合 ）界面。其中 （ 熱噴焊 ）和（堆焊 ）方法的涂層厚度較大，通常用于（ 修復(fù) ）零件。10. 鋁的陽極氧化膜的生長是兩個過程的綜合反映：一是陽極上的鋁進(jìn)行（ 氧化 ）反應(yīng)生成（ Al2O

8、3 ），另一個過程是氧化膜不斷（ 被電解溶解 ）。11.陽極氧化的鋁合金的主要著色方法有（自然顯色 ）法、 （ 吸附 ）著色法和（ 電解 ）著色法，其發(fā)色體在氧化膜的部位依次為（ 多孔層的夾壁中 ）、（ 氧化膜孔隙的上部 ）和（ 多孔層的底部 ）。 12.真空蒸鍍薄膜的形成機理有（ 核生長 ）型、（ 單層生長 ）型和（ 混合生長 ）型。13.常用的濺射鍍膜方法有（ 直流 ）濺射、（ 射頻 ）濺射和（ 磁控 ）濺射，其中（ 直流 ）濺射只能沉積金屬膜，（ 射頻 ）濺射能夠沉積介質(zhì)膜。14.表面清理中常用的清理工藝過程為：脫脂水洗（ 化學(xué)侵蝕）水洗（ 中和 ）水洗。 15.刷鍍也稱為（電刷鍍、涂鍍

9、、局部鍍、選擇性電鍍（任選其一），其基本原理與電鍍（ 完全相同 ），設(shè)備包括（ 直流 ）電源、（鍍筆）和陽極包套。16.金屬表面產(chǎn)生極化的機理總共有三種，即（ 電化學(xué) ）極化、（ 濃差 ）極化和（電阻 ）極化，其中（ 電阻 ）極化與電極表面生成具有保護(hù)作用的（ 氧化 ）膜、（鈍化 ）膜或不溶性的腐蝕產(chǎn)物有關(guān)。 17.鋁、鋅等金屬覆層對鋼鐵材料屬于（ 陽 ）極性金屬涂層，可以對基體金屬起到（機械保護(hù)和電化學(xué) ）保護(hù)作用，而鎳、鉻、銅等金屬覆層則屬于（ 陰 ）極性金屬涂層，對基體金屬的僅起到（機械 ）保護(hù)作用。18.激光淬火層的寬度主要由( 光斑直徑D )決定，淬硬層深度由（激光功率P ）、（光斑

10、直徑D ）和（掃描速度v）共同決定。19.激光熔凝處理特別適合于（ 灰口 ）鑄鐵和（ 球磨 ）鑄鐵的表面強化，原因是表面形成（ 白口 ）鑄鐵，顯微硬度高達(dá)（10001100）HV, 耐磨性非常優(yōu)越。20.化學(xué)鍍有三種方式：（ 置換 ）沉積、（ 接觸 ）沉積和（ 還原 ）沉積，一般意義上的化學(xué)鍍主要指（ 還原 ）沉積。21.濺射鍍膜時的本底真空度約為（ 10-3 ）Pa, 分子束外延鍍膜的本底真空度約為（ 10-8 ）Pa。三、簡答題 1、表面工程技術(shù)的內(nèi)涵(分類)； 表面改性技術(shù)、表面合成材料技術(shù)、表面加工技術(shù)、表面加工三維合成技術(shù) 2、表面工程技術(shù)的特點與意義； 表面工程技術(shù)具有一般整體材料

11、加工技術(shù)不具備的優(yōu)點。 1）主要作用在基材表面，對遠(yuǎn)離表面的基材內(nèi)部組織與性能影響不大。因此，可以制備表面性能與基材性能相差很大的復(fù)合材料。 2）采用表面涂(鍍)、表面合金化技術(shù)取代整體合金化，使普通、廉價的材料表面具有特殊的性能，不僅可以節(jié)約大量貴重金屬，而且可以大幅度提高零部件的耐磨性和耐蝕性，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。 3）可以兼有裝飾和防護(hù)功能，有力推動了產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 4）表面薄膜技術(shù)和表面微細(xì)加工技術(shù)具有微細(xì)加工功能，是制作大規(guī)模集成電路、光導(dǎo)纖維和集成光路、太陽能薄膜電池等元器件的基礎(chǔ)技術(shù)。 5）二維的表面處理技術(shù)已發(fā)展成為三維零件制造技術(shù)（生長型制造法），不僅大幅度降低了

12、零部件的制造成本，亦使設(shè)計與生產(chǎn)速度成倍提高。 6）表面工程技術(shù)已成為制備新材料的重要方法，可以在材料表面制備整體合金化難以做到的特殊性能合金等。 3、表面工程技術(shù)中結(jié)合界面的類型及其結(jié)合強度的特點； 1）冶金結(jié)合界面 特點：結(jié)合強度很高，可以承受較大的外力或載荷，不易在服役過程中發(fā)生剝落。 2）擴散結(jié)合界面 特點：覆層與基材之間的成分梯度變化，并形成了原子級別的混合或合金化。 3）外延生長界面 特點：理論上應(yīng)有較好的結(jié)合強度。具體取決于所形成的單晶層與襯底的結(jié)合鍵類型，如分子鍵、共價鍵、離子鍵或金屬鍵等。 4）化學(xué)鍵結(jié)合界面 特點：結(jié)合強度較高，界面的韌性較差，表面發(fā)生粘連、氧化、腐蝕等化學(xué)

13、作用也會產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)合界面。 5）分子鍵結(jié)合界面 特點：覆層與基材(或襯底)之間未發(fā)生擴散或化學(xué)作用。結(jié)合強度較低。 6）機械結(jié)合界面 特點：結(jié)合強度不高，但可起輔助作用4、 固體表面的吸咐的種類及特點；5、寫出Young方程并說明“潤濕”與“不潤濕”； Young方程： Young方程反映了潤濕角的大小與三相界面張力之間的定量關(guān)系： 6、最常見的磨損種類；如何通過表面技術(shù)提高耐磨性？磨損分為七類： 粘著磨損 磨粒磨損 疲勞磨損 腐蝕磨損 (以上四個為最基本的)微動磨損 沖蝕(包括氣蝕)磨損 高溫磨損 提高零件耐磨性的途徑： 1）工程結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計 2）零件磨損機理預(yù)測、分析和耐磨材料的選擇

14、3）材料表面耐磨與減摩處理 7、腐蝕按材料腐蝕原理可分為哪兩類？ 化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕 8、 極化現(xiàn)象產(chǎn)生的機理有哪三種？電化學(xué)極化、濃差極化和電阻極化9、金屬腐蝕的主要形式；金屬材料腐蝕控制及防護(hù)方法； 金屬腐蝕的主要形式：局部腐蝕、全面腐蝕和在機械力作用下的腐蝕。 金屬材料腐蝕控制及防護(hù)方法：1產(chǎn)品合理設(shè)計與正確選材2電化學(xué)保護(hù)3表面覆層及表面處理4加入緩蝕劑 10、表面預(yù)處理的作用及主要工序； 作用：清除材料表面雜質(zhì)，露出材料(金屬)本色使并使其處于活化狀態(tài)，獲得“清潔表面”甚至“潔凈表面”，以提高表面覆層的質(zhì)量以及覆層與基材的結(jié)合強度。 表面預(yù)處理工序主要包括脫脂、除銹和獲取一定程度粗

15、糙度的表面等幾部分。 11、常用的熱噴涂工藝方法及其基本特點；1）火焰噴涂工藝 (優(yōu)點)設(shè)備投資少，無電力要求，操作容易，沉積效率高等 (缺點)涂層氧含量較高，孔隙較多，焰流溫度較低，涂層種類較少，涂層結(jié)合強度偏低，涂層質(zhì)量不高。 2）電弧噴涂工藝 (優(yōu)點)涂層密度及結(jié)合強度較高，噴涂速度和沉積效率高，運行費用較低。 (缺點)只能用于具有導(dǎo)電性能的金屬線材。 3）等離子噴涂工藝 (優(yōu)點)焰流溫度高，噴涂材料適應(yīng)面廣，特別適合噴涂高熔點材料；涂層密度及 結(jié)合強度高。 (缺點)熱效率低、沉積效率較低，設(shè)備相對復(fù)雜、價格較貴，噴涂成本高。 12、電鍍層的基本條件；1）與基體金屬結(jié)合牢固，附著力好；

16、2）鍍層完整，結(jié)晶細(xì)致，孔隙少； 3）鍍層厚度分布均勻。 16、鍍層按其性能特點可分為哪三類？ (1)防護(hù)性鍍層：在大氣或其它環(huán)境下，可延緩基體金屬發(fā)生腐蝕的鍍層。 (2)防護(hù)裝飾性鍍層：在大氣環(huán)境中，既可減緩基體金屬的腐蝕，又起到裝飾作用的鍍層。 (3)功能性鍍層：能明顯改善基體金屬的某些特性的鍍層，包括耐磨鍍層，導(dǎo)電鍍層，導(dǎo)磁鍍層，釬焊性鍍層，其它功能性鍍層(吸熱鍍層、反光鍍層、防滲鍍層、抗氧化鍍層、耐酸鍍層等) 17、常見的電鍍方式及其特點；1）掛鍍 (優(yōu)點)是適合于各類零件的電鍍；電鍍時單件電流密度較高且不會隨時間而變化，槽電壓低，鍍液溫升慢，帶出量小，鍍件的均勻性好； （缺點)勞動生

17、產(chǎn)率低，設(shè)備和輔助用具維修量大。 2）滾鍍 (優(yōu)點)節(jié)省勞動力，提高生產(chǎn)效率，設(shè)備維修費用少且占地面積小，鍍件鍍層的均勻性好。 (缺點) 鍍件不宜太大和太輕；單件電流密度小，電流效率低，槽電壓高，槽液溫升快，鍍液帶出量大。其使用范圍較小。 3）刷鍍 (優(yōu)點)不需要電鍍槽，具有設(shè)備簡單、工藝靈便、沉積速度快、鍍層與基體材料的結(jié)合力好、鍍后不需要機加工、對環(huán)境污染小、節(jié)水省電等。 (缺點)不適于面積大、尺寸大的零件修復(fù)，也不能用于大批量鍍件的生產(chǎn)。 4）連續(xù)電鍍 特點：生產(chǎn)效率高、工藝要求高。 18、電鍍的工藝過程； 1）鍍前處理：拋光（打磨）、脫脂、除銹、活化等 2）電鍍 3）鍍后處理：鈍化、浸

18、膜 19、常用單金屬電鍍層的基本特點及主要用途； 1）鍍鋅 鋅鍍層為陽極性鍍層，表層形成致密氧化物薄膜。 白鐵：鍍鋅鐵，可用作日常用品如箱子，水管等的材料。 2）鍍銅 銅鍍層為陰極性鍍層。 應(yīng)用：電力、電子、仿古用品、其它鍍層的底層或中間層。 3）鍍鎳 鎳鍍層為陰極性鍍層。（鎳極易鈍化） （Fe2：-0.44V） 4）鍍鉻 鉻鍍層為陰極性鍍層，硬度高，極易鈍化（Cr2O3）。 鍍鉻：裝飾性鍍鉻、功能性鍍鉻。 5）鍍錫 對鐵及銅而言，鍍錫層分別為陰極性鍍層和陽極性鍍層。錫是無毒金屬，質(zhì)軟，熔點低，釬焊性好。 馬口鐵：鍍錫鐵，可用作食品罐頭的包裝材料。 6）鍍銀 鍍銀層為陰極性鍍層。 銀鍍層有功能

19、性和裝飾性兩方面的用途。 7）鍍金 鍍金層為陰極性鍍層。金鍍層具有極好的耐蝕性、導(dǎo)電性和抗高溫性。 20、化學(xué)鍍的原理與特點；化學(xué)鍍是一個在催化條件下發(fā)生的氧化一還原反應(yīng)過程。(有別于普通化學(xué)沉積) 優(yōu)點： 鍍層致密，孔隙少、硬度高，具有極好的化學(xué)和物理性能； 可鍍制形狀復(fù)雜的工件，且鍍層厚度均勻； 可鍍基材廣泛(對非金屬等材料需經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理)； 設(shè)備簡單(不需要外加直流電源)。 缺點： 可鍍制的金屬(合金體系)有限； 鍍液昂貴，穩(wěn)定性差，鍍制成本高。 21、復(fù)合鍍層的種類及應(yīng)用； 彌散沉積法 復(fù)合鍍 沉積共析法 埋置沉積法纖維強化復(fù)合鍍 復(fù)合鍍的主要用途：提高鍍層的耐蝕性、耐磨性、潤滑性

20、，改進(jìn)表面外觀和提高其它功能特性。 22、非金屬電鍍的基本工藝(前處理)流程； 不同的非金屬材料在電鍍前的前處理步驟基本相同：粗化、脫脂、敏化、活化和化學(xué)鍍等。 1）粗化方法： 機械粗化：提高結(jié)合力的程度有限； 化學(xué)粗化：能大幅度提高結(jié)合力。氧化、溶脹 2）脫脂處理：ABS塑料用無水乙醇、丙酮等。 3）敏化：將已經(jīng)過粗化、脫脂等處理的非金屬制品浸入一定濃度的易被氧化的化合物溶液中，使其表面吸附一些還原劑的過程。 4）活化：將敏化處理后的制品浸入含有氧化劑的溶液中，使其表面形成膠體狀微粒沉積層的過程。 5）還原處理：用一定濃度的化學(xué)鍍時所用的還原劑溶液將制品表面殘留的催滲劑還原干凈，以免影響后面

21、的化學(xué)鍍?nèi)芤旱倪^程。 23、轉(zhuǎn)化膜的主要用途； 表面轉(zhuǎn)化膜與著色技術(shù)的主要用途：防護(hù)、提高基體與涂層間的結(jié)合力、表面裝飾性、表面特殊性能。 轉(zhuǎn)化膜的性質(zhì)和用途：(1)用于防護(hù)和裝飾轉(zhuǎn)(2)提高涂膜與基體的結(jié)合力(3)耐磨減摩(4)適用于冷成形加工(5)電絕緣性 24、陽極氧化的工藝流程；1）預(yù)處理：脫脂、堿蝕 2）氧化 增加電壓及電流密度、降低溶液(槽液)溫度及濃度，可增加膜的生長速率（膜厚）。 3）陽極氧化膜的封閉 氧化膜多孔，活性高，吸附性很強(著色)，容易被污染或被腐蝕介質(zhì)侵入，氧化后的膜層必須要通過封孔才能達(dá)到最好的耐蝕效果。 25、真空在薄膜技術(shù)中的作用； 1）減少雜質(zhì) 2）減少散射

22、 3）有利于蒸發(fā)等進(jìn)行 26、在蒸發(fā)鍍膜中，為什么必須精確控制蒸發(fā)源的溫度？ 答:蒸發(fā)溫度直接影響成膜速率和成膜質(zhì)量,而蒸發(fā)源是用來使膜料汽化的加熱部件,因此在蒸發(fā)鍍膜中,必須精確控制蒸發(fā)源的溫度。27、 離子鍍膜的基本原理離子鍍是真空鍍膜工藝的一項新發(fā)展。普通真空鍍膜（亦稱真空蒸鍍）時，工件夾固在真空罩內(nèi)，當(dāng)高溫蒸發(fā)源通電加熱后，促使待鍍材料蒸發(fā)料熔化蒸發(fā)。由于溫升，蒸發(fā)料粒子獲得一定動能，則沿著視線方向徐徐上升，最后附著于工件表面上堆積成膜。用這種工藝形成的鍍層，與零件表面既無牢固的化學(xué)結(jié)合，有無擴散連接，附著性能很差，有時就像桌面上落的灰塵一樣，用手一摸也會擦掉。然而，離子鍍工藝則有所不

23、同，雖然也是在真空罩內(nèi)進(jìn)行的，但這時鍍膜過程是以電荷傳遞的形式來實現(xiàn)的。也就是說，蒸發(fā)料的粒子作為帶正電荷的高能離子在高壓陰極（即工件）的吸引下，以很高的速度注入到工件表面。相當(dāng)于一個從槍管中射出的高速彈頭，可以穿入靶體很深，在工件上形成一種附著牢固的擴散鍍層。28、對比PVD和CVD法中的薄膜生成過程(階段)；CVD法中的薄膜生成過程(階段)： 反應(yīng)氣體向基片擴散； 反應(yīng)氣體向基片運動并被吸咐于基片表面 反應(yīng)氣體吸咐于基片的表面； 反應(yīng)氣體在基片表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 反應(yīng)產(chǎn)生的氣相副產(chǎn)物被排掉，產(chǎn)生的固體物質(zhì)沉積下來成為不蒸發(fā)的固體膜。 29、 簡述CVD的沉積條件及特點。條件： 1）在沉積溫

24、度下，反應(yīng)物必須有足夠高的蒸氣壓； 2）反應(yīng)產(chǎn)物除薄膜為固態(tài)外，其他的必須是揮發(fā)性的； 3）沉積薄膜本身必須有足夠低的蒸氣壓，基體材料在沉積溫度下的蒸氣壓也必須足夠低。 特點： 1）膜材廣泛：金屬、非金屬、合金等 2）成膜速率，效率高：幾個-數(shù)百m/min，基片數(shù)量大 3）設(shè)備簡單，繞射性好：常壓或低真空 4）膜層質(zhì)量好： 純度高：氣相反應(yīng)且副產(chǎn)物為氣相，與其他物質(zhì)不易反應(yīng) 結(jié)晶良好：溫度適宜 致密性好：一般無高能氣體分子 表面平滑：成核率高、成核密度大，氣相分子空間分布均勻，繞射性好 輻射損傷低：一般無高能粒子 殘余應(yīng)力?。耗せ邷財U散 不足：反應(yīng)溫度高；可能造成環(huán)境污染。 30、 根據(jù)機理

25、，表面微細(xì)加工技術(shù)可分為哪三種類型？請加以舉例說明。根據(jù)微細(xì)加工的機理不同，可以將其分為三種類型：分離型或者去除型加工，即以分解、蒸發(fā)、濺射、刻蝕、切削、破碎等方法將材料中所希望去掉的部分分離出來的加工方法;生長型加工方法，即以一種材料作為基材，在其上添加另一'種材料，形成所需的 形狀或圖形的加工方法，按此定義，物理氣相沉淀、化學(xué)氣相沉淀、離子注入、電鍍、化學(xué)鍍都屬于微細(xì)加工技術(shù);變形加工，指材料形狀發(fā)生變化的加工，如塑性變形、流體變形等。四、闡述題及論述題1、對比分析感應(yīng)加熱淬火、火焰加熱淬火、激光淬火的基本工作原理及特點； 感應(yīng)加熱淬火：基本原理： 吸收功率P 電流導(dǎo)入深度 特點：

26、 (優(yōu)點)加熱迅速、熱效率高、過渡區(qū)較窄、淬火層壓應(yīng)力大；可大幅度提高材料表面硬度、耐磨性和疲勞強度。 (缺點)設(shè)備成本較高：尖角效應(yīng)、一般只適合形狀簡單的零件。 火焰加熱淬火：將高溫火焰或燃燒著的熾熱氣體噴向工件表面，使其迅速加熱到淬火溫度，然后在一定淬火介質(zhì)中冷卻。 特點：(優(yōu)點)設(shè)備費用低，方法靈活，簡便易行，可對大型零件局部實現(xiàn)表面淬火。 (缺點)生產(chǎn)效率低，淬硬層的均勻性較差，質(zhì)量控制比較困難。 激光淬火：是利用聚焦后的激光束照射到鋼鐵材料表面，使其溫度迅速升高到相變點以上，當(dāng)激光移開后，由于仍處于低溫的內(nèi)層材料的快速導(dǎo)熱作用，使表層快速冷卻到馬氏體相變點以下，獲得淬硬層。 特點：

27、優(yōu)點 ：淬火硬度高，能量密度高，加熱速度快，不需要淬火介質(zhì)，工件變形小，加熱層深度和加熱軌跡易于控制(淬火部位可控)，無氧化、無污染，易于實現(xiàn)自動化。 缺點 ： 硬度分布不均勻，單道激光淬火區(qū)域小，大面積淬火時容易產(chǎn)生回火軟帶。 設(shè)備成本高、生產(chǎn)成本較高（能量轉(zhuǎn)換效率低）。2、 以鋁合金陽極氧化為例，結(jié)合其氧化膜的形成過程，說明氧化膜的結(jié)構(gòu)特點及性能特點；氧化膜的生長過程是這樣的：將鋁作為陽極，其它材料作為陰極（如鉛、鋁等），放到酸性電解液中，通上直流電，這時在陽極上析出氧氣，陰極上析出氫氣，陽極上的氧和鋁作用生成Al2O3(氧化膜)。氧化膜的生成是兩個同時進(jìn)行過程的綜合反映，一個是陽極上的鋁

28、進(jìn)行氧化反應(yīng)生成Al2O3，稱之為膜的電化學(xué)形成過程，另一個過程是氧化膜不斷地被電解溶解，我們稱之為膜的化學(xué)溶解過程。只有當(dāng)膜的電化學(xué)形成速度大于膜的化學(xué)溶解速度時，氧化膜才能存在并順利地生長到一定厚度。氧化膜的溶解過程非常重要，它可以使生成的氧化膜溶解為多孔狀的，如果不是多孔狀的，就會把電解液和鋁基體隔開，電流無法通過，陽極反應(yīng)就不能繼續(xù)進(jìn)行。陽極氧化過程的電極反應(yīng)可以表示為：H2O-O+2H+2e2Al+3O-Al2O3硫酸對金屬鋁和氧化膜的溶解作用為2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O 氧化膜的生長過程就是氧化膜不斷生成

29、和不斷溶解的過程。陽極氧化一開始，鋁表面立即生成一層致密的氧化物薄膜，這層膜具有很高的絕緣性能，其厚度是0.01-0.1m，稱為無孔層。隨著氧化膜的生成，電解溶液對膜的溶解作用也就開始了。由于生成的氧化膜并不是均勻一致的，在膜的最薄的地方將首先被溶解出空隙來，電解液就可以通過這些孔隙而到達(dá)鋁的新鮮表面，使電化學(xué)反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行，從而不斷生成氧化膜。這新的氧化膜的生成，又伴隨著它的溶解。這種過程反復(fù)進(jìn)行的結(jié)果使氧化膜生長加厚。3、 從產(chǎn)生氣相鍍料粒子的原理出發(fā)，分析離子鍍膜與蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜在粒子能量、沉積速率、膜層密度、膜基結(jié)合強度的區(qū)別； (1)蒸發(fā)鍍膜 蒸發(fā)鍍膜是通過將工件置于高真空環(huán)境中，通過加熱是蒸發(fā)材料汽化或升華以原子、分子或原子團(tuán)離開熔體表面，凝聚在具有一