第一章 現(xiàn)代表面工程技術(shù)

1、現(xiàn)代外表工程技術(shù)Modern Surface Engineering and Technology 河南理工大學(xué)材料學(xué)院教材及參考資料首選教材：外表工程學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，曾曉雁主編二選教材：現(xiàn)代外表技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，錢苗根編著 金屬材料外表新技術(shù)，趙文珍，西安交通大學(xué) 出版社，1992參考書目：面向二十一世紀(jì)的外表工程，徐濱士，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997外表工程手冊，李國英主編，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998外表涂層技術(shù)，陳學(xué)定，韓文政，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994外表工程與維修，徐濱士，朱紹華等，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996教學(xué)目的 通過本課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)地掌握現(xiàn)代外表處理技術(shù)的根

2、本原理；能合理選擇并應(yīng)用這些外表工程技術(shù)，解決材料外表硬度、強(qiáng)度、耐磨性與心部強(qiáng)韌性之間的矛盾；掌握主要外表技術(shù)各自的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。第一章：外表技術(shù)概論外表技術(shù)是直接與各種外表現(xiàn)象或過程有關(guān)的，能為人類造?；虮蝗藗兝玫募夹g(shù)。外表工程技術(shù)日益得到重視的主要原因： 1社會生產(chǎn)、生活的需要2通過外表處理大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量3節(jié)約貴重材料4實(shí)現(xiàn)材料外表復(fù)合化，解決單一材料無法解決的問題5良好的節(jié)能、節(jié)材效果6促進(jìn)了新興工業(yè)的開展應(yīng)用實(shí)例汽車輕量化鋁合金外表耐磨問題突出外表耐磨涂層 火箭發(fā)動機(jī)的尾噴管內(nèi)壁和燃燒室： 需承受20003300溫度和巨大的熱焰流沖擊應(yīng)用實(shí)例2飛船或者洲際導(dǎo)彈的頭部錐體和翼前

3、沿：由于具有幾十倍的音速，并與大氣層摩擦，即所謂氣動加熱，其溫度高達(dá)40005000：問題：絕大多數(shù)的金屬和合金不能承受如此高的溫度。解決問題的方法：解決問題的方法：依靠各種形式的隔熱涂層、防火涂層和燒蝕涂層。隔熱防火涂層是熱導(dǎo)率低的氧化物：氧化鋁、氧化鋯、氧化釷等。燒蝕涂層：有機(jī)材料加石英纖維、陶瓷纖維或碳纖維。應(yīng)用實(shí)例3人造衛(wèi)星在宇宙中的溫度控制：問題：衛(wèi)星外表受太陽照射的一面溫度可達(dá)+200，沒有被太陽照射的一面溫度可低到-200應(yīng)用實(shí)例4航天飛機(jī)外殼需要防熱材料和涂層：如美國洛克希德導(dǎo)彈與航天公司研究的一種LI-900全氧化硅絕熱氈特性：1重量輕，整個(gè)體積的95%都是空的。2為防水、耐

4、蝕以及散熱，外表加涂了一種碳化硅涂層，該涂層可把90%的入射熱反射掉，而剩下10%幾乎都被氧化硅氈所隔絕。應(yīng)用實(shí)例5在太陽能的利用中，必須利用涂層來吸收太陽光譜中所有波段的能量。如用電子束蒸鍍的金屬陶瓷層Co-Al2O3作為太陽能吸熱器，使對太陽能的吸收率可達(dá)95%外表技術(shù)倍受重視的原因外表新技術(shù)的出現(xiàn)之所以受到重視，不僅僅在于重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，這是因?yàn)椋?材料力學(xué)、化學(xué)性能及其變化都從外表開始；2隨著器件的微型化，外表/體相的原子比增大，會出現(xiàn)許多新的特性；3材料外表的研究是許多高新技術(shù)的理化根底等。世界各興旺國家均對外表工程高度重視：如美國工程科學(xué)院早在十多年前為美國國會提供的2000年前集

5、中力量加強(qiáng)開展的9項(xiàng)新科學(xué)技術(shù)中，有關(guān)材料方面的僅有材料外表科學(xué)與外表技術(shù)的研究。一、使用外表技術(shù)的目的1提高材料抵御環(huán)境作用能力。2賦予材料外表某種功能特性。包括光、電、磁、熱、聲、吸附、別離等等各種物理和化學(xué)性能。3實(shí)施特定的外表加工來制造構(gòu)件、零部件和元器件等。外表技術(shù)主要通過外表涂覆和外表改性技術(shù)來提高材料抵御環(huán)境作用能力和賦予材料外表某種功能特性。外表涂覆：主要采用各種涂層技術(shù)。外表改性技術(shù)：用機(jī)械、物理、化學(xué)等方法，改變材料外表的形貌、化學(xué)成分、相組成、微觀結(jié)構(gòu)、缺陷狀態(tài)或應(yīng)力狀態(tài)。具體說：外表工程技術(shù)是在不改變基體材料的成分、不削弱基體材料的強(qiáng)度的條件下，通過物理手段或化學(xué)手段賦

6、予材料外表以特殊的性能，從而滿足工程技術(shù)上對材料提出的要求的技術(shù)。作用：改善或賦予外表各種性能二、與外表現(xiàn)象有關(guān)的一些外表技術(shù) 1外表濕潤和反濕潤技術(shù)2外表催化技術(shù)3膜技術(shù)4外表化學(xué)技術(shù)本課程將主要學(xué)習(xí)：外表覆蓋、外表改性等外表技術(shù)。第二節(jié) 外表技術(shù)的分類 按學(xué)科特點(diǎn)將外表技術(shù)大致劃分為三個(gè)方面：外表合金化：包括噴焊、堆焊、離子注入、激光熔敷、熱滲鍍等。外表覆層與覆膜技術(shù)：包括熱噴涂、電鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化處理、電刷鍍、化學(xué)鍍、氣相沉積、涂裝、堆焊、金屬染色、熱浸鍍等。外表組織轉(zhuǎn)化技術(shù)：包括激光、電子束熱處理技術(shù)以及噴丸、輥壓等外表加工硬化技術(shù)。外表技術(shù)Matton分類法按照作用原理，外表技術(shù)可以分為

7、以下四種根本類型Matton分類法：1原子沉積：沉積物以原子、離子、分子和粒子集團(tuán)等原子尺度的粒子形態(tài)在材料外表上形成覆蓋層，如電鍍、化學(xué)鍍、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積等。2顆粒沉積：沉積物以宏觀尺度的顆粒形態(tài)在材料外表上形成覆蓋層，如熱噴涂、搪瓷涂敷等。3整體覆蓋。4外表改性：用機(jī)械、物理、化學(xué)等方法，改變材料外表的形貌、化學(xué)成分、相組成、微觀結(jié)構(gòu)、缺陷狀態(tài)或應(yīng)力狀態(tài)。材料外表工程技術(shù)按工藝特點(diǎn)分 電鍍、化學(xué)鍍、熱滲鍍、熱噴涂、堆焊、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、涂裝、外表彩色、氣相沉積、“三束改性以及外表熱處理、形變強(qiáng)化和襯里等13類 外表技術(shù)的廣泛涵義，包括：1外表技術(shù)的根底和應(yīng)用理論。2外表處理技術(shù)。它

8、又包括外表覆蓋技術(shù)、外表改性技術(shù)和復(fù)合外表處理技術(shù)三局部。3外表加工技術(shù)。4外表分析和測試技術(shù)5外表工程技術(shù)設(shè)計(jì)。第三節(jié) 外表技術(shù)的應(yīng)用一、 外表技術(shù)應(yīng)用的廣泛性和重要性二、 外表技術(shù)在結(jié)構(gòu)材料以及工程構(gòu)件和機(jī)械零部件上的應(yīng)用 主要起：防護(hù)、耐磨、強(qiáng)化、修復(fù)、裝飾等作用。三、 外表技術(shù)在功能材料和元器件上的應(yīng)用 光學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、熱學(xué)特性、化學(xué)特性、功能轉(zhuǎn)換、磁記錄材料、雙金屬、防護(hù)涂層四、 外表技術(shù)在人類適應(yīng)、保護(hù)和優(yōu)化環(huán)境方面的一些應(yīng)用抗菌滅菌TiO2, 生物醫(yī)學(xué)材料第四節(jié) 外表技術(shù)的開展材料外表改性和強(qiáng)化問題引起國內(nèi)外材料科學(xué)界的極大關(guān)注，學(xué)術(shù)研究異?；顫姡f的工藝被不斷革新

9、，新的工藝技術(shù)相繼問世，工程應(yīng)用不斷擴(kuò)大。究其原因，主要是：1 高新技術(shù)的開展對機(jī)件質(zhì)量的要求越來越高，如要求高耐磨、強(qiáng)耐蝕、抗高溫及各種特殊功能。而現(xiàn)有的材料往往不能滿足需要。2 器件的微型化，使外表問題更為突出。3 人們希望通過外表改質(zhì)，以普通材料代替昂貴材料來降低本錢。材料外表工程是一門新興的邊緣學(xué)科材料外表工程是一門很新的邊緣學(xué)科，它不但涉及到諸如：外表物理學(xué)、外表化學(xué)、金屬學(xué)、陶瓷學(xué)、高分子學(xué)、傳熱學(xué)、傳質(zhì)學(xué)等多個(gè)學(xué)科的理論，而且其本身也溶入了諸多學(xué)科的新技術(shù)。思考題1材料外表工程技術(shù)為什么能得到社會的重視獲得迅速開展？2外表工程技術(shù)的目的和作用是什么？3為什么說外表工程是一個(gè)多學(xué)科

10、的邊緣學(xué)科？9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。4月-224月-22Thursday,April21,202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。16:18:5916:18:5916:184/21/20224:18:59PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。4月-2216:18:5916:18Apr-2221-Apr-2212、故人江海別，幾度隔山川。16:18:5916:18:5916:18Thursday,April21,202213、乍見翻疑夢，相悲各問年。4月-224月-2216:18:5916:18:59April21,202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。21四月20224:18:59下午16:18

11、:594月-2215、比不了得就不比，得不到的就不要。四月224:18下午4月-2216:18April21,202216、行動出成果，工作出財(cái)富。2022/4/2116:18:5916:18:5921April202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。4:18:59下午4:18下午16:18:594月-229、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。4月-224月-22Thursday,April21,202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。16:18:5916:18:5916:184/21/20224:18:59PM11、成功就是日復(fù)

12、一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。4月-2216:18:5916:18Apr-2221-Apr-2212、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份缺乏，可得無限完美。16:18:5916:18:5916:18Thursday,April21,202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。4月-224月-2216:18:5916:18:59April21,202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。21四月20224:18:59下午16:18:594月-2215、楚塞三湘接，荊門九派通。四月224:18下午4月-2216:18April21,202216、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。2022/4

13、/2116:18:5916:18:5921April202217、空山新雨后，天氣晚來秋。4:18:59下午4:18下午16:18:594月-229、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。4月-224月-22Thursday,April21,202210、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。16:18:5916:18:5916:184/21/20224:18:59PM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命非凡。4月-2216:18:5916:18Apr-2221-Apr-2212、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。16:18:5916:18:5916:18Thursday,April21,202213、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。4月-224月-2216:18:5916:18:59April21,202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。21四月20224:18:59下午16:18:594月-2215、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。四月224:18下午4月-2216:18April21,202216、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022/4/2116:18:5916:18:5921April202217、一個(gè)人即使已登上頂峰，也