表面工程學(xué)-教學(xué)大綱

《表面工程學(xué)》課程教學(xué)大綱課程代碼：050241025課程英文名稱：Surfaceengineering課程總學(xué)時：40講課：40實驗：0上機(jī)：0適用專業(yè)：金屬材料工程大綱編寫（修訂）時間：2017.11一、大綱使用說明（一）課程的地位及教學(xué)目標(biāo)1．課程地位：表面工程學(xué)是必修、專業(yè)學(xué)位課。2．教學(xué)目標(biāo)：通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解現(xiàn)代表面技術(shù)基本知識。掌握有關(guān)材料表面的基本概念和某些重要理論，對現(xiàn)代表面技術(shù)的形成、分類、涵義和內(nèi)容有一定深度的了解。通過一些典型的表面技術(shù)來掌握其主要設(shè)備、技術(shù)路線、工藝實施、分析檢驗和具體應(yīng)用等，從而使學(xué)生對現(xiàn)代表面技術(shù)的形成、現(xiàn)狀和發(fā)展有基本的了解。積極培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際以及開拓創(chuàng)新的能力，為學(xué)習(xí)其它有關(guān)專業(yè)課程和將來從事生產(chǎn)技術(shù)工作奠定必要的理論基礎(chǔ)。（二）知識、能力及技能方面的基本要求1.知識方面的基本要求：掌握表面工程學(xué)的定義和內(nèi)涵、表面工程技術(shù)的特點與意義、表面工程技術(shù)的分類。掌握典型固體表面與界面；掌握金屬腐蝕原理和防護(hù)技術(shù)，材料磨損原理及其耐磨性。掌握表面工程技術(shù)的預(yù)處理工藝。掌握表面淬火技術(shù)的原理與特點；掌握感應(yīng)加熱淬火技術(shù)、火焰加熱表面淬火技術(shù)、激光淬火、電阻加熱表面淬火技術(shù)、表面形變強(qiáng)化技術(shù)的原理。掌握熱擴(kuò)滲技術(shù)的基本原理；掌握熱擴(kuò)滲工藝的分類、等離子體熱擴(kuò)滲。掌握電鍍、化學(xué)鍍的基本原理與工藝；掌握常用單金屬電鍍、合金電鍍、復(fù)合鍍技術(shù)。掌握磷化、鉻酸鹽鈍化膜；掌握轉(zhuǎn)化膜的基本特性及用途、化學(xué)氧化、草酸鹽鈍化、電化學(xué)氧化、著色技術(shù)。掌握涂料的基本組成及其作用、涂料成膜機(jī)理、涂裝材料；掌握涂裝工藝。掌握物理氣相沉積方法中蒸發(fā)鍍、濺射鍍和離子鍍的原理及特點；掌握各類化學(xué)氣相沉積方法的原理及特點，分子束外延制膜方法。了解常用工業(yè)激光器及激光加工系統(tǒng)，掌握激光表面改性技術(shù)；掌握離子束表面改性技術(shù)、電子束表面改性技術(shù)的特點及應(yīng)用。掌握常用微細(xì)加工技術(shù)、納米工藝、生物芯片技術(shù)。

了解溶膠一凝膠工藝、搪瓷涂覆技術(shù)、粘涂技術(shù)。2.能力方面的基本要求初步掌握各種表面工程技術(shù)的基本特點，能夠根據(jù)工程需要，快速、有效、經(jīng)濟(jì)地選擇相應(yīng)的表面工程技術(shù)或幾種技術(shù)的組合，選擇所用材料和制定最佳工藝來解決工程問題，并具有研究與開發(fā)表面工程新技術(shù)的能力。3.技能方面的基本要求了解各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理，初步掌握各種設(shè)備的操作規(guī)程。（三）實施說明根據(jù)素質(zhì)教育的要求，在大綱實施中除了教授學(xué)生掌握書本理論知識外，還要注意教授學(xué)生學(xué)會分析、解決問題的方法。處理好重點與難點，將各種生產(chǎn)中的實際應(yīng)用納入教學(xué)過程，使學(xué)生能夠利用所學(xué)知識解決實際問題。在教學(xué)方法上，要注意現(xiàn)代教學(xué)手段與理念的應(yīng)用，教與學(xué)的互動，做到講授、討論有機(jī)結(jié)合。通過實例和作業(yè)，重點鞏固學(xué)生運用知識的能力，通過以講授教材為主，輔之實驗、作業(yè)、討論、答疑來達(dá)到教學(xué)大綱要求。（四）對先修課的要求學(xué)習(xí)本課程前學(xué)生應(yīng)先修完《物理化學(xué)》、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《材料性能學(xué)》、《熱處理原理與工藝》等課程，可為后續(xù)實踐環(huán)節(jié)以及畢業(yè)設(shè)計等提供理論指導(dǎo)。（五）對習(xí)題課、實踐環(huán)節(jié)的要求適量、適當(dāng)?shù)牧?xí)題可以檢驗學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的掌握程度，使授課教師及時了解教學(xué)效果，對教師組織下一步的教學(xué)工作，改進(jìn)教學(xué)方法具有直接幫助作用。同時，還可督促學(xué)生熟悉掌握所學(xué)內(nèi)容。（六）課程考核方式1.考核方式：考試2.考核目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際以及開拓創(chuàng)新的能力，為學(xué)習(xí)其它有關(guān)專業(yè)課程和將來從事生產(chǎn)技術(shù)工作奠定必要的理論基礎(chǔ)。3.成績構(gòu)成：本課程的總成績主要由兩部分組成：平時成績（包括作業(yè)情況、出勤情況等）占20%，期末考試成績占80%。平時成績由任課教師視具體情況按百分制給出，期末考試成績按百分制給出，總成績按百分制給出。（七）主要參考數(shù)目：《表面工程學(xué)》曾曉雁編，機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期2017.06二、中文摘要：表面工程學(xué)包括表面工程技術(shù)的物理、化學(xué)基礎(chǔ)、表面預(yù)處理工藝、表面淬火和表面形變強(qiáng)化技術(shù)、熱擴(kuò)滲、熱噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)、電鍍和化學(xué)鍍、轉(zhuǎn)化膜與著色技術(shù)、

涂裝技術(shù)、氣相沉積技術(shù)、高能束表面改性技術(shù)、表面微細(xì)加工技求等基本知識。使學(xué)生初步掌握各種表面工程技術(shù)的基本特點，能夠根據(jù)工程需要，快速、有效、經(jīng)濟(jì)地選擇相應(yīng)的表面工程技術(shù)或幾種技術(shù)的組合，選擇所用材料和制定最佳工藝來解決工程問題，并具有研究與開發(fā)表面工程新技術(shù)的能力。三、課程學(xué)時總體分配表序號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時講課實驗上機(jī)1緒論221.1表面工程學(xué)的定義和內(nèi)涵21.2表面工程技術(shù)的特點與意義1.3表面工程技術(shù)的分類2表面工程技術(shù)的物理、化學(xué)基礎(chǔ)552.1典型固體表面與界面22.2材料磨損原理及其耐磨性22.3金屬腐蝕原理和防護(hù)技術(shù)13表面工程技術(shù)的預(yù)處理工藝與作業(yè)環(huán)境223.1表面預(yù)處理工藝23.2表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境4表面淬火和表面形變強(qiáng)化技術(shù)444.1表面淬火技術(shù)的原理與特點14.2感應(yīng)加熱淬火技術(shù)14.3火焰加熱表面淬火技術(shù)14.4激光淬火4.5電阻加熱表面淬火技術(shù)14.6表面形變強(qiáng)化技術(shù)的原理5熱擴(kuò)滲225.1熱擴(kuò)滲技術(shù)的基本原理15.2熱擴(kuò)滲工藝的分類5.3等離子體熱擴(kuò)滲16熱噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)336.1熱噴涂的原理、分類和特點16.2熱噴焊工藝與特點16.3堆焊工藝及特點17電鍍和化學(xué)鍍447.1電鍍的基本原理與工藝17.2單金屬電鍍、合金電鍍17.3化學(xué)鍍的基本原理與工藝17.4復(fù)合鍍技術(shù)18轉(zhuǎn)化膜與著色技術(shù)448.1轉(zhuǎn)化膜的基本特性及用途18.2磷化、鉻酸鹽鈍化膜8.3著色技術(shù)18.4化學(xué)氧化、草酸鹽鈍化、電化學(xué)氧化29涂裝技術(shù)229.1涂料的基本組成及其作用19.2涂料成膜機(jī)理9.3涂裝材料19.4涂裝工藝與設(shè)備10氣相沉積技術(shù)5510.1物理氣相沉積310.2化學(xué)氣相沉積110.3分子束外延制膜方法111高能束表面改性技術(shù)4411.1常用工業(yè)激光器及激光加工系統(tǒng)211.2激光表面改性技術(shù)11.3離子束表面改性技術(shù)211.4

電子束表面改性技術(shù)的特點及應(yīng)用12表面微細(xì)加工技求2212.1常用微細(xì)加工技術(shù)212.2納米工藝12.3生物芯片技術(shù)13其它表面工程技術(shù)1113.1溶膠一凝膠工藝113.2搪瓷涂覆技術(shù)13.3粘涂技術(shù)合計4040四、教學(xué)內(nèi)容及基本要求第1部分緒論總學(xué)時(單位：學(xué)時):2講課:2實驗:0上機(jī):0第1部分緒論具體內(nèi)容：

1）掌握表面工程學(xué)的定義和內(nèi)涵

2）掌握表面工程技術(shù)的特點與意義3）掌握表面工程技術(shù)的分類重點：表面工程學(xué)的內(nèi)涵和特點難點：表面工程學(xué)的內(nèi)涵習(xí)題：表面工程學(xué)這門課對本專業(yè)的意義；如何學(xué)好這門課程；表面工程技術(shù)的特點與意義第2部分表面工程技術(shù)的物理、化學(xué)基礎(chǔ)總學(xué)時(單位：學(xué)時):5講課:5實驗:0上機(jī):0第2.1部分典型固體表面與界面（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容：1）掌握理想表面2）掌握潔凈表面和清潔表面3）掌握機(jī)械加工過的表面4）掌握一般表面5）掌握固相晶粒尺寸和微觀結(jié)構(gòu)差異形成的界面6）掌握固相組織或晶體結(jié)構(gòu)差異形成的界面7）掌握固相宏觀成分差異形成的界面重點：典型固體界面；固相宏觀成分差異形成的界面難點：固相宏觀成分差異形成的界面習(xí)題：機(jī)械加工過表面的特點；潔凈表面和清潔表面的主要區(qū)別；如何獲得潔凈表面第2.2部分材料磨損原理及其耐磨性（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容：掌握固體材料的摩擦與磨損2）掌握粘著磨損、潤滑和固體潤滑3）掌握磨粒磨損4）掌握其它磨損方式重點：材料的摩擦原理；材料的磨損原理難點：材料的摩擦磨損與固體潤滑習(xí)題：磨損學(xué)的三定律；磨粒磨損過程的影響因素；磨粒磨損過程中的去除機(jī)理；粘著磨損機(jī)理第2.3部分金屬腐蝕原理和防護(hù)技術(shù)（講課1學(xué)時）具體內(nèi)容：1）掌握金屬腐蝕原理2）掌握金屬表面的極化、鈍化和活化3）掌握腐蝕的主要形式4）掌握腐蝕的控制和防護(hù)方法重點：金屬材料的腐蝕原理及防護(hù)方法難點：

金屬材料的腐蝕原理及防護(hù)方法習(xí)題：腐蝕原電池和腐蝕微電池的聯(lián)系和區(qū)別；金屬表面鈍化的特點；金屬腐蝕的主要方式

典型固體界面、磨損和腐蝕方面的論述題第3部分表面工程技術(shù)的預(yù)處理工藝與作業(yè)環(huán)境總學(xué)時(單位：學(xué)時):2講課:2實驗:0上機(jī):0第3部分表面預(yù)處理工藝和表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境具體內(nèi)容:1）掌握表面預(yù)處理工藝2）掌握表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境重點：表面預(yù)處理工藝；表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境難點：

表面預(yù)處理工藝習(xí)題：

表面預(yù)處理工藝論述題；機(jī)械性清理和脫脂的優(yōu)缺點第4部分表面淬火和表面形變強(qiáng)化技術(shù)總學(xué)時(單位：學(xué)時):4講課:4實驗:0上機(jī):0第4.1表面淬火技術(shù)的原理與特點和感應(yīng)加熱淬火技術(shù)（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:1）掌握表面淬火技術(shù)的原理與特點2）掌握表面淬火技術(shù)與普通淬火技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別3）掌握表面淬火層的組織和性能4）掌握感應(yīng)加熱淬火技術(shù)的基本原理5）掌握感應(yīng)加熱淬火技術(shù)的工藝流程6）掌握感應(yīng)加熱淬火技術(shù)的優(yōu)缺點重點：表面淬火技術(shù)的原理與特點；表面淬火技術(shù)與普通淬火技術(shù)聯(lián)系與區(qū)別；感應(yīng)加熱淬火技術(shù)難點：表面淬火技術(shù)的原理與特點；表面淬火技術(shù)與普通淬火技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別習(xí)題：表面淬火技術(shù)與普通淬火技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別；表面工程技術(shù)應(yīng)滿足怎樣的作業(yè)環(huán)境；表面淬火技術(shù)的原理第4.2部分：其它表面淬火技術(shù)（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容：1）掌握火焰加熱表面淬火技術(shù)2）掌握激光淬火3）掌握電阻加熱表面淬火技術(shù)4）掌握表面形變強(qiáng)化技術(shù)的原理重點：火焰加熱表面淬火技術(shù)；表面形變強(qiáng)化技術(shù)的原理難點：表面形變強(qiáng)化技術(shù)的原理習(xí)題：

幾種典型表面淬火工藝特點的比較第5部分熱擴(kuò)滲總學(xué)時(單位：學(xué)時):2講課:2實驗:0上機(jī):0第5部分熱擴(kuò)滲具體內(nèi)容：1）熱擴(kuò)滲技術(shù)的基本原理2）熱擴(kuò)滲工藝的分類3）等離子體熱擴(kuò)滲重點：熱擴(kuò)滲技術(shù)的基本原理；等離子體熱擴(kuò)滲難點：熱擴(kuò)滲技術(shù)的基本原理；等離子體熱擴(kuò)滲習(xí)題：

幾種熱擴(kuò)滲工藝特點的比較；熱擴(kuò)滲層形成的基本條件；熱擴(kuò)滲層形成的基本條件第6部分熱噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)總學(xué)時(單位：學(xué)時):3講課:3實驗:0上機(jī):0第6.1部分熱噴涂、噴焊（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:1）掌握熱噴涂的原理和特點2）掌握熱噴涂涂層形成過程及結(jié)構(gòu)3）掌握熱噴涂涂層的應(yīng)力及結(jié)合強(qiáng)度4）掌握熱噴涂的分類5）掌握噴焊工藝的原理和特點重點：熱噴涂的原理、分類和特點；熱噴焊工藝與特點難點：熱噴涂的原理、分類和特點；熱噴焊工藝與特點習(xí)題：熱噴涂涂層形成過程及結(jié)構(gòu)；熱噴涂涂層的應(yīng)力及結(jié)合強(qiáng)度；噴焊工藝的原理和特點第6.2部分堆焊工藝及特點（講課1學(xué)時）

具體內(nèi)容：1）掌握堆焊技術(shù)的原理2）掌握堆焊技術(shù)的工藝方法3）掌握常用的堆焊材料

重點：

堆焊工藝及特點難點：

堆焊工藝及特點習(xí)題：堆焊技術(shù)的工藝方法第7部分電鍍和化學(xué)鍍總學(xué)時(單位：學(xué)時):4講課:4實驗:0上機(jī):0第7.1部分電鍍的基本原理與工藝和單金屬電鍍、合金電鍍（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:1）掌握電鍍的基本原理2）掌握電鍍的基本工藝3）掌握單金屬電鍍4）掌握合金電鍍重點：電鍍的基本原理與工藝難點：電鍍的基本原理與工藝習(xí)題：電鍍?nèi)芤旱幕窘M成；電鍍的實施方法第7.2部分化學(xué)鍍的基本原理與工藝和復(fù)合鍍技術(shù)（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容：1）掌握化學(xué)鍍的基本原理和特點2）掌握化學(xué)鍍鎳、銅和銀3）掌握復(fù)合鍍技術(shù)的基本原理4）掌握復(fù)合鍍層的種類及應(yīng)用重點：化學(xué)鍍的基本原理與工藝；復(fù)合鍍技術(shù)難點：

化學(xué)鍍的基本原理與工藝習(xí)題：化學(xué)鍍的基本原理和特點；復(fù)合鍍技術(shù)的基本原理第8部分轉(zhuǎn)化膜與著色技術(shù)總學(xué)時(單位：學(xué)時):4講課:4實驗:0上機(jī):0第8.1部分轉(zhuǎn)化膜和著色技術(shù)（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:掌握轉(zhuǎn)化膜的基本特性及用途

2）掌握磷化、鉻酸鹽鈍化膜

掌握著色技術(shù)重點：轉(zhuǎn)化膜特性和用途；自然顯色法難點：轉(zhuǎn)化膜特性和用途；自然顯色法習(xí)題：吸附著色和電解著色的聯(lián)系和區(qū)別；轉(zhuǎn)化膜技術(shù)的性質(zhì)和用途第8.2部分化學(xué)氧化、草酸鹽鈍化、電化學(xué)氧化（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容：1）掌握化學(xué)氧化2）掌握草酸鹽鈍化3）掌握電化學(xué)氧化重點：草酸鹽鈍化；電化學(xué)氧化難點：草酸鹽鈍化；電化學(xué)氧化習(xí)題：草酸鹽鈍化的原理；電化學(xué)氧化原理第9部分涂裝技術(shù)總學(xué)時(單位：學(xué)時):2講課:2實驗:0上機(jī):0第9部分涂裝技術(shù)（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容:1）掌握涂料的基本組成及其作用2）掌握涂料成膜機(jī)理3）掌握涂裝材料4）掌握涂裝工藝與設(shè)備重點：

涂料成膜機(jī)理難點：涂料成膜機(jī)理習(xí)題：涂料成膜機(jī)理及涂裝材料的習(xí)題第10部分氣相沉積技術(shù)總學(xué)時(單位：學(xué)時):5講課:5實驗:0上機(jī):0第10.1部分物理氣相沉積（講課3學(xué)時）具體內(nèi)容:1）掌握真空蒸發(fā)鍍2）掌握真空濺射鍍3）掌握電弧離子鍍重點：真空蒸發(fā)鍍；真空濺射鍍；電弧離子鍍難點：真空蒸發(fā)鍍；真空濺射鍍；電弧離子鍍習(xí)題：真空蒸發(fā)鍍、真空濺射鍍、電弧離子鍍原理和應(yīng)用第10.2部分化學(xué)氣相沉積和分子束外延制膜方法（講課2學(xué)時）具體內(nèi)容：1）化學(xué)氣相沉積的基本原理2）等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積3）金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積4）分子束外延制膜方法的基本原理和特點重點：

化學(xué)氣相沉積；分子束外延制膜方法難點：

化學(xué)氣相沉積；分子束外延制膜方法習(xí)題：化學(xué)氣相沉積的基本原理；分子束外延制膜方法的基本原理第11部分高能束表面改性技術(shù)總學(xué)時(單位：學(xué)時):4講課:4實驗:0上機(jī):0第11.1部分常用工業(yè)激光器