表面工程习题

一、名词解释

1、表面重构：在平行基底的表面上，原子的平移对称性与体内显著不同，原子位置作了较大幅

度的调整，这种表面结构称为重构。

2、离子镀：在真空料件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发

物质离子轰击作用的同时把蒸发物或其反应物沉积在基底上。

3、表面改性：采用某种工艺手段使材料表面获得与其基体材料的组织结构、性能不同的一种技

术。

4、莱宾杰尔效应：受环境介质影响以致表面自由能的减少，从而导致固体材料的塑性、强度降

低减小的现象。

5、等离子体:是一种电离度超过0.1%的气体，是离子、电子和中性粒子（原子和分子）所组成

的集合体。

6、化学镀：在没有外电流通过的情况下，利用化学法使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在

金属表面，形成镀层的一种表面加工方法。

7、物理气相沉积：在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子，或离子化为

离子，直接沉积到基体表面的方法。

8、阳极氧化：是指在适当的电解液中，以金属为阳极，在外加电流的作用下，使其表面生成氧

化膜的方法。

9、真空化学热处理：是在真空条件下加热工件，渗入金属或非金属元素，从而改变材料表面化

学产能成分、组织结构和性能的热处理方法。

10、贝尔比层：固体材料经切削加工后，在几微米到几十微米的表层中，可能发生组织结构

的剧烈变化，而最外的5-10nm厚可能形成的一种非晶态层。

11、现代表面技术：为满足某种特定的工程需要，使金属表面或零件表面具有特殊的成分、

结够、功能的物理化学方法与工艺。

12、磷化：把金属放入含有Mn\Fe\Zn的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层

不溶于水的磷酸盐保护膜的方法。

13、CVD:在一定的真空度和温度下，将几中含有构成沉积膜层的材料元素的单质或化合物

反应源气体，通过化学反应而生成固态物质幷沉积在基体上的成膜方法。

二、填空题

1、CVD分类，按综合分类为热激发CVD、低压CVD、等离子体CVD、激光（诱导）CVD、

金属有机化合物CVD等。

2、电镀时合金共沉积类型有正则共沉积、非正则共沉积、平衡共沉积、异常共沉积、诱导共

沉积。

3、离子镀的种类有气体放电等离子体离子镀、射频放电离子镀、空心阴极放电离子镀、多弧

离子镀。

4、根据化学转化膜介质，化学转化膜可分为氧化物膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜。

5、按成分堆焊材料分为铁基、钴基、镍基、碳化钨基和铜基等。

6、实现二元共沉积的方法：改变镀夜中金属离子的浓度、采用络合剂、采用适当的添加剂。

7、等离子体表面处理时离子轰击阴极表面产生的现象:阴极溅射现象、凝附现象、发射现象、原

子扩散现象、离子注入等现象。

8、产生等离子体的方法：粒子热运动、电子碰撞、电磁波能量法以及高能粒子等方法。低温产

生等离子体的方法是利用气体放电。

9、铝及铝合金的阳极氧化方法：硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化、硬质阳极氧化、

瓷质阳极氧化。

10、真空蒸镀时合金蒸发的特殊方法：多源同时蒸镀法、瞬源同时蒸镀法。

11、表面改性技术主要是指：喷丸强化、表面热处理、化学热处理、等离子扩渗处理、激光

表面处理、电子束表面处理、高密度太阳能表民处理、离子注入表面改性。

12、激光表面处理工艺：激光表面强化、激光表面涂覆、激光表面非晶态处理、激光表面合

金化、激光气相沉积。

13、清洁表面的主要缺陷：弛豫、织构、化学反应、化合物、偏析、台阶。

14、薄膜与机体的界面结合方式：机械结合、冶金结合、扩散结合、物理结合、外延伸至界

面结合。

15、电镀液的组成：主盐、附加盐、络合剂、添加剂、缓冲剂、阳极活化剂。

16、磨损按机理分类：磨粒、粘着、高温、疲劳、冲蚀、腐蚀、微动磨损。

三、解答题

1、自熔性合金额特点？

答案：（1）绝大多数自熔性合金是在铁基、钴基、镍基合金中添加适量硼、硅元素而制的，通常为粉末。

（2）加热熔化后，B、Si扩散到粉末表面，与痒反应生成B、Si的氧化物，并与基体表面金属氧化物结合生成硼硅酸盐，上浮后形成玻璃状熔渣，因而具有自行脱氧造渣的能力。

（3）B、Si与其他元素形成共晶组织，使合金熔点大幅降低，低于钢铁等金属基体的熔点。（4）B、Si的加入使液相线与固相线之间的温度区域变宽，提高了熔融合金的流动性。

（5）B、Si具有脱氧作用，净化和活化基体材表面，提高了涂层对基材的润湿性。

2、金属表面形变强化的机理？

答案：基本原理是通过机械手段（滚压、内挤压、喷丸等），在金属表面形成压缩变形，使表面产生形变硬化层，硬化层深度可达0.5-1.5mm。在此形变硬化层中产生两种变化：一是在组织结构上，亚晶粒极大地细化，位错密度增加，晶格畸变度增大；二是形成了高的宏观残余压应力。表面压应力防止裂纹在受压的表面萌生和扩展。

3、极化及产生的原因？

答案：产生极化作用的原因主要是电化学极化和浓差极化。

（1）浓差极化：由于邻近电极表面液层地浓度与溶液主体的浓度发生差异而产生的极化，这是由于溶液中离子扩散速度小于电子运动速度造成的。

（2）电化学极化：由于阴极上电化学反应速度小于外电源供给电极电子的速度，从而使电极电位向负的方向移动而引起的极化作用。电化学极化的特征是，在相当低的阴极电流密度下，阴极电位就出现急剧变负的偏移，就是出现较大的极化值，过电位较大。

4、金属表面化学热处理实现渗金属的条件和金属表面化学热处理的定义？

答案：金属表面化学热处理是利用元素扩散性能，使合金元素渗入金属表层的一种热处理工艺。渗金属方法就是使表面形成一层金属碳化物的一种工艺方法，其必要条件是：

1)渗入金属必须是碳化物形成元素，即渗入元素与工件表层中的碳结合形成金属碳化物。

2)为了获得碳化物层，基材的碳的质量分数必须超过0.45%。

5、材料氧化膜完整的必要条件？

答案：新生成的氧化物的摩尔体积必须大于损失的金属摩尔体积，即V

氧化/V

损失

>1,即当膜覆盖到

一定面积与厚度时，对基体起一定的保护作用。

6、等离子体及其特征？

答案：等离子体:是一种电离度超过0.1%的气体，是离子、电子和中性粒子（原子和分子）所组成的集合体。等离子体整体呈中性，但含有相当数量的电子和离子，表现出相应的电磁学等性能。等离子体是一种物质的能量较高的聚集状态，被称为物质的第四态。

7、化学热处理的成膜机理？

答案：化学热处理的成膜机理是金属与特定的腐蚀液接触而在一定条件下发生化学反应，由于浓差极化作用和阴极极化作用等，使金属表面生成一层附着力良好的，能保护金属不易受水和其他腐蚀介质影响的化合物膜。由于化学转化膜是金属基体直接参与成膜反应而成的，因而膜与基体的结合力比电镀层和化学镀层这些外加膜层大得多。成膜典型反应可以用下式表示：mM+nA z----M m A n+nze M表示参加反应的金属或镀层金属；A为介质中的阴离子。

8、电火花表面涂敷过程？

答案：1）高温高压下的物理化学冶金过程：放电产生的高温使电极材料的表面和基体材料局部熔化，气体受热膨胀产生的压力及稍后电极机械冲击力的作用，电极材料与基体材料熔合，并发生物理化学反应，使基体表面产生特殊的新合金。

2）高温扩散过程：扩散过程既发生在熔区内，也发生在液-固相界面上。由于扩散时间特别短，液相元素向基体的扩散有限，扩散层很浅，但这一新合金层与基体有较好的冶金结合，这是电火花涂敷具有使用价值的重要因素之一。

3)快速相变过程：由于热影响区的急剧升温和快速冷却，使材料基体熔区附近部位经历了一次

奥实体化和马氏体转变。细化晶粒，提高了硬度，并产生残余应力，对提高疲劳强度有利。

9、电镀二元合金时实现共沉积的条件？

答案：两种金属离子共沉积除具备单金属离子点沉积的条件外，还必须具备以下两个条件：

第一：两种金属中至少有一种能从其盐类的水溶液中沉积出来。

第二：两种金属的析出电位要十分接近，如果相差太大的话，电位较正的金属将优先沉积，甚至完全排斥电位较负的金属析出。

10,TLK模型？

在温度为0k时，表面原子结构呈静态，表面原子层可以认为是理想平面，其中的原子作完整二维周期行排列，且不存在缺陷和杂质。当温度从0k升到t时，由于原子的热运动，晶体表面将产生低晶面指数的平台、一定密度单分子或原子高度的台阶，单分子或原子尺度的扭折、以及表面吸附的单原子及表面空位等。

11. 金属表面化学热处理过程？

首先将工件置于含有渗入元素的活性介质中加热到一定温度，使活性介质通过分解并释放出渗入元素的活性原子，活性原子被表面吸附并融入表面，融入表面的活性原子向金属表层扩散渗入形成一定厚度的扩散层，从而改变表层的成分，组织和性能。

12.为什么离子渗氮的速率高于普通渗氮？

表面活化是加速渗氮的主要原因。粒子轰击将金属原子从试样表面轰击出来，使其成为活性原子，并且，由于高温活化，C\N\O\这类非金属元素也从金属表面分离出来，使金属表面氧化物和碳化物还原，同时也对表面产生了清洗作用。提高表面氮浓度，加快氮向试样内部扩散。试样表面对轰击出来的Fe和N结合形成的FeN吸附，提高试样表面浓度，Fe还有对NH3分解出氮的吹化作用，也提高氮浓度。阴极溅射产生表面脱碳，增加位错密度，加速了氮向内部扩散

的速度。

四、论述题

1、热喷涂涂层形成过程及机理？

答案：喷涂时，首先是喷涂材料被加热到熔化或半熔化状态；紧接着是熔滴雾化阶段；然后是被气流或热源射流推动向前喷射的飞行阶段；最后以一定的动能冲击基体表面，产生强烈碰撞展平成扁平状涂层并瞬间凝固。在凝固冷却的0.1S中，此扁平状涂层继续受环境和热气流影响，每隔0.1S第二层薄片形成，通过以形成的薄片向基体或涂层进行热传导，逐渐形成层状结构的涂层。

2、实现离子镀的必要条件？空心阴极离子镀的工作原理？

答案：实现离子镀有两个必要条件：第一是造成一个气体放电的空间；第二是将镀料原子（金属原子或非金属原子）引入放电空间，使其部分离化。

空心阴极离子镀工作原理是：空心阴极放电离子镀是利用空心热阴极放电产生等离子电子束，它用空心钽管作阴极，辅助阳极距阴极较近，两者为引燃弧光放电的两极。HCD枪的引燃方式有下面两种，并由此产生等离子电子束：

1）在钽管处造成高频电场，引起由钽管通入的氩气电离，离子轰击处于负电位的钽管，使钽管受热，升温达到热电子发射温度，从而产生等离子电子束。

2）在钽管阴极和辅助阳极之间用整流电流施加300V左右的直流电压，并同时由钽管向真空室内通入氩气，在10Pa-1Pa氩气气氛下，阴极钽管和辅助阳极之间发生反常辉光放电，中性低压氩气在钽管内外不断地电离，氩离子又不断地轰击钽管表面，是钽管前端的温度逐步上升，达2300K-2400K时，就从钽管表面发射出大量的热电子，辉光放电转变为弧光放电，电压降至30V-60V，电流上升至数百安，此时在阴阳级之间接通主电源就能引出高密度的等离子电子束。等离子电子束经偏转聚焦到达水冷坩埚后，将膜料迅速蒸发，这些蒸发物质又在等离子体中被大量离化，在负偏压的作用下以较大的能量沉积在工件表面而形成牢固的膜层。

3）离子注入改善性能的机制？

4）离子注入提高硬度，耐磨性，疲劳强度。提高硬度是由于被注入的原子进入位错附近或固溶体产生固溶强化个原因。当注入的原子是金属元素时，常常与金属元素形成化合物，如碳化物、氮化物或B化物的弥散相，产生弥散强化。离子轰击造成的表面压应力也有冷作硬化作用，这些都是提高硬度的原因。提高耐磨性是由于离子注入能引起表面层组分和结够的改变，大量的注入杂质聚集在离子轰击产生的位错线周围，形成柯氏气团，起定咋位

错的作用，使表层强化，加上高硬度弥撒析出物引起强化，提高表面硬度，从而提高耐磨性。提高疲劳性能是因为离子注入后在近表面可能形成大量细小弥散均匀分布的第二相硬质点而产生强化，而且离子注入产生的表面压应力可以压制表面裂纹的产生，从而延长疲劳寿命。离子注入提高抗氧化性的机理：①注入元素在晶界富集，阻塞了氧的短程扩散通道，防止氧进一步向内层扩散；②形成致密的氧化物阻挡层，如Al、Cr等能形成致密的薄膜，其他元素难以通过这种薄膜；③离子注入改善氧化物的塑性，减少氧化物产生应力，防止氧化膜开裂；④注入元素进入氧化膜后改变了膜的导电性，抑制阳离子向外扩散，从而减低氧化速率。离子注入提高抗腐蚀行的机理：离子注入不但形成致密的氧化膜，而且改变表面电化学性能，提高耐腐蚀性。

表面工程学试题2带答案

表面工程学试题2带答案 《表面工程学》期末考试试卷适用班级：( 卷) 考试时间：小时 三、判断题 1．喷涂材料在热源中被加热过程和颗粒与基材表面结合过程是热喷涂制备涂层的关键环节 2．等离子喷涂中，等离子气体流量直接影响焰流的温度，所以应选择高工作电压和高的工作电流。 一、填空题 1. 当θ90°时，称为；当θ =180时，称为完全不润湿。 2. 热喷涂技术可应用于喷涂耐腐蚀涂层、涂层和耐涂层。 3. 金属的电沉积包括液相传质、和电结晶步骤。 4. 表面清理中常用的清理工艺过程为：脱脂→水洗→→水洗→→水洗。 5. 金属腐蚀的基本原理是形成，其中极腐蚀。 6. 真空蒸镀薄膜的形成机理有核生长型、型和混合生长型。二、选择题 1．化学镀的关键是____B___的选择和使用，从本质上讲，化学镀是一个无外加电场的___过程。 A 氧化剂氧化－还原 B 还原剂电化学 C 氧化剂氧化 D 还原剂还原 2．下面说法正确的是__A___

A 电刷镀需要直流电，并在一定电压下才能工作 B 电刷镀被消耗的那个电极要不断补充，电刷镀才能继续进行 C 刷镀工艺中的电净过程和活化过程都不需要接电源 D 一般活化液呈碱性，电净液呈酸性 3．哪一个不是激光表面合金化的主要优点___D__ A 可控制加热深度 B 能局部合金化 C 快速处理中能有效利用能量 D 比用其他方法得到的镀层更耐腐蚀 4．热浸镀中助镀剂的主要作用是__A___ A 防止钢铁腐蚀，降低熔融金属的表面张力 B 除去金属表面的氧化物和锈 C 除去金属表面的油污和杂质 D 钝化金属 5．大气腐蚀的速度的受到多种因素的影响，但主要的影响因素不包括：_D__ A 大气的成分 B 大气的湿度 C 大气的温度 D 大气的流动速度 第 1 页共 4页 3．在正式电刷镀前要对基体表面进行预处理，主要有用电净液电解刻蚀和活化液除油。 4.真空蒸镀时要把材料加热熔化使其蒸发或升华，有些合金或化合物会因此分解产生新的物质，所以真空蒸镀属于化学气相沉积。5. 保护大气还原法热浸镀不需要对工件进行碱洗、酸洗和水洗。四、名词解释 1．吸附作用：物体表面上的原子或分子力场不饱和，有吸引周围其它物质(主要是气体、液体)分子

表面工程摩擦学研究进展

第20卷　第2期摩擦学学报V o l20,　N o2 2000年4月TR I BOLO GY A p r,2000表面工程摩擦学研究进展3 张绪寿,余来贵,陈建敏 (中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州　730000) 摘要:综述了第二代表面工程技术和表面工程摩擦学的研究进展,展望了21世纪表面工程摩擦学研究的发展动向. 关键词:表面工程摩擦学;表面涂层;复合表面工程;多层涂层 中图分类号:TH117文章标识码:A文章编号:100420595(2000)022******* 随着表面科学和材料科学与工程的发展,近廿年来表面工程摩擦学(改性表面摩擦学)获得了迅速发展.80年代初,表面工程摩擦学研究在英国和德国摩擦学各研究领域中已分别上升到了第一位和第二位. 1983年世界上第一个表面工程研究所在英国伯明翰大学成立.1985年《SU R FA CE EN G I N EER I N G》创刊,1988年《表面工程》创刊.资料表明[1],1990年到1994年仅德国就有近1000家新的表面工程公司成立.1994年北美、日本和西欧各国在表面工程研究领域的总投资达400亿美元.目前表面工程摩擦学已成为摩擦学研究领域中十分活跃的分支[2,3].这从1997年第一届世界摩擦学大会的有关论文情况亦可得到佐证[4].表面工程摩擦学领域所获得的大量研究成果不仅促进和丰富了摩擦学的基础研究,而且为开发工业和高新技术发展所必需的具有高强度、高耐磨性和高抗蚀性的摩擦学材料提供了重要的指南. 1　表面工程摩擦学研究现状 1.1　表面工程技术研究进展 1997年B ell根据表面工程技术(涂层和表面处理)发展历程把表面工程分为两代[5]:第一代主要采用单一技术,包括电镀、化学镀、热喷涂、热化学处理、CVD、PVD沉积以及载能束改性等表面工程技术.20多年来,该类表面工程及其摩擦学的研究取得了巨大进展,许多研究成果已获得了应用.随着新型工艺如PA PVD、PA CVD和PS II等的采用,具有低摩擦高抗磨性的新型涂层如C3N4等应运而生[6,7].但是,只有采用第二代表面工程即复合表面工程才有可能从经济和技术上不断满足高性能新材料的要求[5,8].Sub ram an ian等[9]根据涂层的发展历程把涂层技术分为3代:第一代涂层指传统的单组分涂层如T i N;第二代指二元复合涂层如T i(CN)和(T i A l)N;第三代指新近出现的多层及多组元涂层.近年来针对复合表面工程及多层涂层的研究更为活跃[10],其代表了表面工程技术90年代以来的发展方向.本文就复合表面工程和多层涂层摩擦学的研究进展进行综述. 1.2　复合表面工程的定义和分类 复合表面工程的特点在于采用2种或2种以上表面技术以获得任何单一技术不能达到的具有良好综合性能的复合物表面.按照两种不同技术间的相互作用及其对复合表面层综合性能的贡献,可以进一步将复合表面工程分为2类[5]:第一类指2种不同工艺技术互相补充,其最终性能是2种工艺共同作用的结果;第二类指一种工艺补充和增强另一种工艺,前者作为预处理或前处理,最终性能则主要取决于后一种工艺.采用复合表面工程的主要目的在于:①通过对底材进行强化预处理以提高底材对涂层的支撑能力,从而防止在给定负荷下由于底材的塑性变形而导致涂层的过早失效[5];②利用多种涂层或处理技术复合产生协同效应,从而在表面上获得更高性能的复合改性层[8].从技术上说,2种或多种表面技术的结合是没有限制的,但实际上复合表面工程不是每种表面技术的简单混合.由于复合处理的结果组成了一个典型的多层复合体系,复合体系的最终性能主要取决于2种不同处理技术的综合效应,其中2种处理间的协同效应对改善复合体系的性能有利.因此,选择复合表面处理技术时,必须仔细考虑不同处理工艺在冶金学、力学、物理和化学等方面的相互作用,严防 3国家杰出表年基金资助项目. 1999210212收到初稿,2000201228收到修改稿 通讯联系人张绪寿.张绪寿　男,65岁,研究员,主要从事摩擦学表面工程研究工作.

摩擦学原理知识点整理

绪论 1、摩擦学定义：是关于相对运动的相互作用表面的科学技术，包括摩擦、润滑、磨损和冲蚀。 2、摩擦学研究内容主要包括：摩擦、磨损、润滑以及表面工程技术。 3、摩擦：是抵抗两物体接触表面在外力作用下发生切向相对运动的现象。 4、磨损：着重研究与分析材料和机件在不同工况下的磨损机理、发生规律和磨损特性。 5、润滑：研究内容包括流体动力润滑、静力润滑、边界润滑、弹性流体动力润滑等在内的各种润滑理论及其在实践中的应用。 6、表面工程技术：将表面与摩擦学有机结合起来，解决机器零部件的减摩、耐磨，延长使用寿命的问题。 第一章 1、表面形貌：微观粗糙度、宏观粗糙度（即波纹度）和宏观几何形状偏差。 2、表面参数：（1）算术平均偏差Ra 是在一个取样长度lr 内纵坐标值Z （x ）绝对值的算术平均值。（2）轮廓的最大高度Rz 是在一个取样长度lr 内最大轮廓峰高Zp 和最大轮廓谷深Zv 之和的高度。（3）均方根偏差Rq 是在一个取样长度lr 内纵坐标值Z （x ）的均方根值。 3、对于液体，表层中全部分子所具有的额外势能的总和，叫做表面能。表面能越高，越易粘着。 4、物理吸附：当气体或液体与固体表面接触时，由于分子或原子相互吸引的作用力而产生的吸附叫做物理吸附，是靠范德华力维系的，温度越高，吸附量越小。物理吸附薄膜形成的特点是吸附和解吸附具有可逆性，无选择性。 5、化学吸附：极性分子与金属表面的电子发生交换形成化学键吸附在金属表面上，且极性分子呈定向排列。化学吸附的吸附能较高，比物理吸附稳定，且是不完全可逆的，具有选择性。 6、粘附：是指两个发生接触的表面之间的吸引。 7、影响粘附的因素：①润湿性，②粘附功，③界面张力，④亲和力。 8、金属表面的实际结构：（1）外表层：①污染层，②吸附气体层，③氧化层；（2）内表层：①加工硬化层，②金属基体。 第二章 1、固体表面的接触分类：（1）点接触和面接触。（2）①弹性接触（赫兹接触），②塑性接触，③弹塑性接触，④粘弹性接触。 2、名义接触面积：是两接触固体几何（宏观）界面的边界所确定的面积。 3、实际接触面积：是两接触固体之间传递界面力的各接触斑点面积之和。 影响因素：①载荷的大小，②材料的性质，③微观粗糙度。 4、接触模型：①圆柱体模型（当载荷改变时其接触面积保持不变），②圆锥体模型（比较接近实际情况，因为存在尖端微凸体的可能性很小），③形状对称的球体模型（最符合实际）。 5、塑性指数： 2 1??? ??=ψR H E σ σ：表面微凸体高度分布的标准偏差；R ：微凸体的相当曲率半径；E ：复合弹性模量；H ：材料的硬度值。当ψ<1，弹性接触；ψ>1，部分接触点含有塑性接触；ψ>3，主要是塑性接触。 第三章 1、摩擦的概念：摩擦力是指两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动（或具有趋势）时在接触面间产生的切向运动阻力，这种现象称为摩擦现象。 2、摩擦有害的方面：（1）造成大量能量的消耗，引起机械效率的降低；（2）摩擦使得机器中相对运动的零件表面产生磨损；（3）摩擦使得摩擦副工作温度上升。 3、摩擦的分类： （1）运动状态：静摩擦和动摩擦；（2）运动方式：①滑动摩擦，②滚动摩擦，③转动摩擦；

表面工程学试题2带答案

《表面工程学》期末考试试卷（B） 适用班级： ( 卷) 考试时间： 1.5小时 一、填空题（每题2分共20分） 1.当θ<90°时，称为润湿；当（θ=0°）时，称为完全润湿；当θ>90°时，称为（不润湿）；当θ =180时，称为完全不润湿。 2.热喷涂技术可应用于喷涂耐腐蚀涂层、（耐磨）涂层和耐（热障）涂层。 3.金属的电沉积包括液相传质、（电化学还原）和电结晶步骤。 4.表面清理中常用的清理工艺过程为：脱脂→水洗→（化学浸蚀）→水洗→（中和）→水洗。 5.金属腐蚀的基本原理是形成（原电池），其中（阳）极腐蚀。 6.真空蒸镀薄膜的形成机理有核生长型、（单层生长）型和混合生长型。 二、选择题（每题2分共10分） 1．化学镀的关键是____B___的选择和使用，从本质上讲，化学镀是一个无外加电场的___过程。 A 氧化剂氧化－还原 B 还原剂电化学 C 氧化剂氧化 D 还原剂还原 2．下面说法正确的是__A___ A 电刷镀需要直流电，并在一定电压下才能工作 B 电刷镀被消耗的那个电极要不断补充，电刷镀才能继续进行 C 刷镀工艺中的电净过程和活化过程都不需要接电源 D 一般活化液呈碱性，电净液呈酸性 3．哪一个不是激光表面合金化的主要优点___D__ A 可控制加热深度 B 能局部合金化 C 快速处理中能有效利用能量 D 比用其他方法得到的镀层更耐腐蚀 4．热浸镀中助镀剂的主要作用是__A___ A 防止钢铁腐蚀，降低熔融金属的表面张力 B 除去金属表面的氧化物和锈 C 除去金属表面的油污和杂质 D 钝化金属 5．大气腐蚀的速度的受到多种因素的影响，但主要的影响因素不包括：_D__ A 大气的成分 B 大气的湿度 C 大气的温度 D 大气的流动速度 三、判断题（每题2分共10分） 1．喷涂材料在热源中被加热过程和颗粒与基材表面结合过程是热喷涂制备涂层的关键环节（√）2．等离子喷涂中，等离子气体流量直接影响焰流的温度，所以应选择高工作电压和高的工作电流。 （×）3．在正式电刷镀前要对基体表面进行预处理，主要有用电净液电解刻蚀和活化液除油。（×）4.真空蒸镀时要把材料加热熔化使其蒸发或升华，有些合金或化合物会因此分解产生新的物质，所以真空蒸镀属于化学气相沉积。（×） 5. 保护大气还原法热浸镀不需要对工件进行碱洗、酸洗和水洗。（√） 四、名词解释（每题5分共25分） 1．吸附作用：物体表面上的原子或分子力场不饱和，有吸引周围其它物质(主要是气体、液体)分子的能力。 2．极化：腐蚀电池工作时，阴、阳极之间有电流通过，使阴、阳极之间的电位差(实际电极电位)比初始电位差要小得多的现象。 3．热扩渗：将工件放在特殊介质中加热，使介质中某一种或几种元素渗入工件表面，形成合金层(或掺杂层)的工艺。(化学热处理技术) 4. 电镀：在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其它惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。 5.溅射镀膜：用高能粒子轰击固体表面，通过能量传递，使固体的原子或分子逸出表面并沉积在基片或工件表面形成薄膜的方法。 五、简答题（每题7分，共35分） 1、表面工程技术的特点与意义； 答：表面工程技术具有一般整体材料加工技术不具备的优点。 1）主要作用在基材表面，对远离表面的基材内部组织与性能影响不大。因此，可以制备表面性能与基材性能相差很大的复合材料。 2）采用表面涂(镀)、表面合金化技术取代整体合金化，使普通、廉价的材料表面具有特殊的性能，不仅可以节约大量贵重金属，而且可以大幅度提高零部件的耐磨性和耐蚀性，提高劳动生产率，降低生产成本。 3）可以兼有装饰和防护功能，有力推动了产品的更新换代。 4）表面薄膜技术和表面微细加工技术具有微细加工功能，是制作大规模集成电路、光导纤维和集成光路、太阳能薄膜电池等元器件的基础技术。 5）二维的表面处理技术已发展成为三维零件制造技术（生长型制造法），不仅大幅度降低了零部件的制造成本，亦使设计与生产速度成倍提高。 第 1 页共4页第2 页共 4 页

摩擦学发展概况综述

摩擦学发展概况综述 姓名：XXX 学号：XXX 日期：2016年5月

目录 1.引言 (1) 2.近年来我国摩擦学发展的重要成就 (1) 2.1摩擦学教育 (2) 2.2摩擦学研究 (2) 3.现代摩擦学的发展 (3) 4.70~90年代摩擦学的主要研究内容 (4) 4.1磨损研究 (4) 4.2流体动压轴承 (4) 4.3流体静压支承和动静压支承 (4) 4.4弹性流体动压润滑 (5) 4.5固体润滑材料 (5) 4.6润滑油脂材料 (5) 4.7摩擦学测试技术及共况检测 (5) 5.90年代后至今摩擦学的发展方向 (5) 6.工业界的摩擦学研究 (6) 7. 摩擦学工业应用举例 (7) 8对摩擦学在我国国民经济中的重要作用的几点认识 (8) 9.摩擦学面临的挑战 (8) 10.结束语. (9)

摘要：本文简要介绍了摩擦学的发展历史、研究内容及其在机械工业领域中的应用,并提出了当今摩擦学的主要发展方向。回顾了我国摩擦学发展的历程,综述了近年来我国摩擦学发展的重要成就,分析了摩擦学在我国国民经济发展中的重要作用,强调了节能、节资应该是摩擦学应用研究的主要发展方向。摩擦学在解决我国国民经济和社会发展中所面临的资源、能源、环境问题中具有重要的战略地位,对我国建设可持续发展的资源节约型和环境友好型社会,对国家安全、公众健康和高新技术的发展都具有重要作用。显然,国内面临的严峻形势需要我国摩擦学的发展,并赋予它新的历史使命,即摩擦学除了继续发挥它对高新技术和许多科技与工程领域的技术支撑作用之外,还应成为节约资源、能源,保护生态环境,实现经济社会与自然生态、环境资源协调发展的一支重要力量。 1.引言 按照当今的概念,摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面及其有关实践的科学与技术,以摩擦、磨损和润滑为主要研究内容。根据这个概念,远古时代的钻木取火技术应该是比较早的摩擦学技术,在公元前几千年的制陶工具———陶轮中人们就已经开始使用轴承;战车的使用也可以追溯到夏代。诗经里的“载脂载辖,还车言迈”是我国早期使用润滑脂的文字记载,说明最晚在2 500年前人们就已经开始普遍使用润滑剂了。我国摩擦学技术的早期研究有着悠久的历史。摩擦学(Tribolgy)一词是在1966年以后才开始使用并收入在牛津大学出版社出版的牛津英语词典中,这个新词是英国HPeterJost先生于1966年3月9日首先提出的。摩擦学包括摩擦、磨损与润滑。摩擦学被定义为“研究相对运动的相互作用的表面的有关理论与实践的一门科学与技术”。摩擦学是当今国际上研究十分活跃和受到各国普遍重视的交叉学科领域。摩擦学涉及材料科学、表面工程、流体力学、化学、物理及机械工程等学科。目前,摩擦学的研究不仅存在于机械系统中,而且存在许多领域中,如计算机工业中的磁性信息储存器、核反应堆中的摩擦学问题、医疗工程中的生物摩擦学等。 由于过去没有摩擦学的概念,各项研究工作都是在自然形成的各自的技术领域(如摩擦、磨损、润滑)中进行的,摩擦学科学研究进展缓慢。直到1966年,以H PJost博士为首的专家小组,提出了著名的《英国教育科研部关于摩擦学教育和研究的报告》(Jost报告)。该报告提出了“摩擦学”这样一个学科术语,它把摩擦、磨损、润滑及其相互作用的表面科学联系起来。摩擦学的提出对于促进该学科领域的发展具有十分重要的意义。 2.近年来我国摩擦学发展的重要成就 2006年中国工程院专门立项进行了《摩擦学科学与工程应用现状与发展战略研究》。项目由徐匡迪院长担任顾问,机械与运载工程学部副主任张彦仲院士任组长,谢友柏、薛群基、徐滨士院士任副组长,来自全国各高等院校、研究院所、大型企业和军事部门的33个单位的15位院士、63名专家直接参加了调研工作,另有200余位各个行业的摩擦学专家教授、工程技术和管理人员协助参加了调研工作。项目组按照调研对象(行业)成立了冶金、能源化工、机车、汽车、航空航天、船舶、军事装备和农业装备等8个课题组,结合我国实际,采用面上调查和典型事例相结合的方法,选择了若干有代表性、专业人员基础较好、统计资料较完整的企业,通过问卷调查、组织座谈和专题讨论,以及深入现场收集资料等多种方式开展了调研工作。根据调查结果可以认为, 20年来我国在摩擦学教育、科研和工业应用领域取得了许多重要成果。

材料表面工程技术练习题(答案)

材料表面工程技术练习题（答案） 一、解释名词 1.喷丸强化技术:利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料在再结晶温度下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗压力腐蚀能力的表面工程技术。 2.干法热浸渗:先将经常规方法脱脂除锈清洗后的清洁工件或钢材进行溶剂处理，干燥后再将工件浸入欲渗金属溶液中，保温数分钟后抽出，水冷。 3.粘结底层:某些材料能够在很宽的条件下喷涂并粘结在清洁、光滑的表面上，而且这类涂层表面粗糙度适中，对随后喷涂的其它涂层有良好的粘结作用。 4.溅射镀膜:用高能粒子轰击固体表面，通过能量传递，使固体的原子或分子逸出表面并沉积在基片或工件表面形成薄膜的方法。(在真空室中，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，然后在工件表面沉积的过程。) 5.分子束外延:在超高真空环境中，将薄膜诸组分元素的分子束流，直接喷到温度适宜的衬底表面上，在合适的条件下就能沉积出所需要的外延层。 6.激光合金化技术:激光合金化就是利用激光束将一种或多种合金元素快速熔入基体表面，从而使基体表层具有特定的合金成分的技术。换言之，它是一种利用激光改变金属或合金表面化学成分的技术。 7.物理气相沉积:在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子或使其粒子化为离子，直接沉积到基体表面上的方法。 8.真空蒸镀:在真空条件下，用加热蒸发的方法使镀料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。

9.热喷涂工艺:热喷涂是用专用设备把某种固体材料熔化并使其雾化,加速喷射到机件表面,形成一特制薄层,以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的一种工艺方法。 10.气相沉积:气相沉积技术也是一种在基体上形成一层功能膜的技术，它是利用气相之间的反应，在各种材料或制品表面沉积单层或多层薄膜，从而使材料或制品获得所需的各种优异性能。 气相沉积技术一般可分为两大类:物理气相沉积(pvd)和化学气相沉积(cvd)。 11.合金电镀:在一个镀槽中，同时沉积含有两种或两种以上金属元素镀层称为合金电镀。 12.腐蚀:材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏。 13.电镀:在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其它惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。 14.堆焊:在零件表面熔敷上一层耐磨、耐蚀、耐热等具有特殊性能合金层的技术。 15.离子镀膜:真空蒸发镀膜:在真空室内，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到固体(基片/基板/衬底、工件)表面，凝结形成固态薄膜的方法。 16.化学转化膜:通过化学或电化学方法，使金属表面形成稳定的化合物膜层而不改变其金属外观(形状及几何尺寸)的一类技术。 17.表面工程技术:为满足特定的工程需求，使材料或零部件表面具有特殊的成分、结构和性能(或功能)的化学、物理方法与工艺。 18.表面能:严格意义上指材料表面的内能，包括原子的动能、原子间的势能以及原子中原子核和电子的动能和势能等。

摩擦学的现状与前沿

摩擦学的现状与前沿 ——机自09-8班姚安 03091131 摩擦学作为一门实践性很强的技术基础科学，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密切相关。它作为一门独立的学科受到世界各国普遍重视，摩擦学理论与应用研究进入了一个新的时期。 1 研究现状与发展趋势 现代摩擦学研究的主要特征可以归纳为： (1)在以往分学科研究的基础上，形成了一支掌握机械、材料和化学等相关知识的专业研究队伍，有利于对摩擦学现象进行多学科综合研究，推动了摩擦学机理研究的深入发展。 (2)由于摩擦学专业教育的发展和知识普及，以及摩擦学本身具有的实践性很强的特点，当今工业界有大量的工程科技人员结合工程实际开展研究，促使摩擦学应用研究取得巨大的经济效益。 (3)随着理论与应用的不断完善，摩擦学研究模式开始从以分析摩擦学现象为主逐步向着分析与控制相结合，甚至以控制性能为目标的研究模式发展。此外，摩擦学研究工作从以往的主要面向设备维修和改造逐步进入机械产品的创新设计领域。 （4）交叉学科的发展。摩擦学作为一门技术基础学科往往与其他学科相互交叉渗透从而形成新的研究领域，这是摩擦学发展的显著特点。主要的交叉学科如下:摩擦化学、生物摩擦学、生态摩擦学及微机械学等。 当今，相关科学技术特别是计算机科学、材料科学和纳米科技的发展对摩擦学研究起着重要的推动作用，主要表现在以下方面。 1.1 流体润滑理论 以数值解为基础的弹性流体动力润滑(简称弹流润滑)理论的建立是润滑理论的重大发展。现代计算机科学和数值分析技术的迅猛发展，对于许多复杂的摩擦学现象都可能进行精确的定量计算目前薄膜润滑研究尚处于起步阶段，在理论和应用上都将成为今后润滑研究的新领域。 1.2 材料磨损与表面处理技术 现代材料磨损研究的领域已从以金属材料为主体扩展到非金属材料包括陶瓷、聚合物及复合材料的研究。表面处理技术或称表面改性是近20年来摩擦学研究中发展最为迅速的领域之一。它利用各种物理、化学或机械的方法使材料表面层获得特殊的成分、组织结构和性能，以适应综合性能的要求。就学科发展趋势而言，复合性材料的研究是材料科学的重点方向，而表面改性技术实质上就是研制表里具有不同材质的复合性材料，因而受到摩擦学者广泛的重视。 1.3 纳米摩擦学 纳米摩擦学提供了一种新的思维方式和研究模式，即从原子分子尺度上揭示摩擦磨损与润滑机理，从而建立材料微观结构与宏观特性之间的构性关系，这将更加符合摩擦学的研究规律.目前，纳米摩擦学的主要研究内容包括材料微观摩擦磨损机理与控制，以及表面和界面分子工程即通过材料表面微观改性和纳米涂层，或者建立有序分子膜润滑，以获得优异的减摩耐磨性能。当前的应用研究主要集中在计算机磁记录装置以及超精密和微型机械。纳米摩擦学是摩擦学研究的热点领域，迄今已有大量的研究报告发表，并出版了专著。

表面工程复习资料(2015)

表面工程复习资料 一．名词解释（3X6=18） 热渗镀：用加热扩散的方法把一种或几种元素渗入基体金属的表面，形成一扩散合金层，这种方法叫渗镀。所形成的镀层叫做渗镀层（简称渗层）或扩散渗镀层。 热喷涂：将金属、合金、金属陶瓷材料加热到熔融或部分熔融，以高的动能使其雾化成微粒并喷至工件表面，形成牢固的涂覆层。 转化膜：对金属进行化学或电化学处理所形成的含有该金属化合物的表面膜层。 化学转化膜：化学转化膜的实质是金属处在特定条件下人为控制的腐蚀产物，即金属与特定的腐蚀液接触并在一定条件下发生化学反应，形成能保护金属不易受水和其他腐蚀介质影响的膜层。 电化学氧化：在一定电解液中以金属制件为阳极，经电解，于制件表面形成一层具有防护性、装饰性或其它功能氧化膜的过程。 深镀能力：镀液在特定条件下凹槽或深孔处沉积金属的能力。 表面弛豫：表面上的原子会发生相对于正常位置的上、下位移（压缩或膨胀）以降低体系能量的现象称为表面驰豫。 拜尔贝层：固体材料经切削加工后，在几个微米或者十几个微米的表层中可能发生组织结构的剧烈变化，使得在表面约10nm的深度内，形成一种非晶态薄层--拜尔贝（Beilby）层。 缓冲剂：能够使溶液PH值在一定范围内维持基本恒定的物质。 络合剂：能与金属离子或含有金属离子的化合物结合而形成络合物的物质。 分散能力：在特定条件下，镀液使镀件表面镀层分布更加均匀的能力。亦称均镀能力。 阴极性镀层：电极电位的代数值比基体金属大的金属镀层（仅有机械保护作用，没有电化学保护作用）。 阳极性镀层：电极电位的代数值比基体金属小的金属镀层（机械保护、电化学保护作用）。 二．简答题（5X10=50） 1.表面工程技术的内涵： ①.表面技术的基础和应用理论；②.表面处理技术，它又包括表面覆盖技术、表面改性技术和复合表面技术三部分；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 2.前处理： 包括清洁表面，除锈、除油、激活等； 除锈： 机械法：利用机械的方法使表面达到平整的同时除去表面的锈层，如喷砂、

表面工程技术与摩擦学

表面工程技术与摩擦学 摘要：利用表面工程技术解决摩擦磨损问题具有高效、实用等特点。随着科学技术的迅速发展，表面工程技术被广泛应用于摩擦学领域，以解决和提高材料、机件的抗磨减摩性能。本文对几种具有摩擦学应用价值的表面工程技术进行了概述，并对其在液体润滑材料制备方面的应用进行了展望。 关键词：表面工程技术；摩擦；应用 据不完全统计，世界能源的1/3～1/2消耗于摩擦，机械零件80%失效原因是磨损[1]。机械设备零部件的摩擦磨损过程只发生在表面。从这一现象出发，可以从两个方面考虑来解决机件的摩擦磨损问题：一是采取外加润滑材料的方式，实现抗磨减摩的目的；二是改善和提高机件材料本身表面的抗磨减摩性能。显然，表面工程技术作为“为满足特定的工程需求，使材料或零部件表面具有特殊的成分、结构和性能（或功能）的化学、物理方法与工艺[2]”,可以实现对固体表面进行强化、改性、超精细加工或赋予表面新功能，从而有效解决摩擦磨损问题。 1 表面淬火和表面形变强化 表面淬火技术和表面形变强化技术不需要外加其它材料，主要依靠材料自身组织与结构转变来进行表面改性，实现表面强化和硬度提高，从而改善机件的耐磨性能。 表面淬火技术是采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到对亚共析钢或对

过共析钢之上，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，从而形成表面强化层，根据淬火热源不同，可以分为感应加热淬火、火焰淬火、激光淬火、电子束淬火等。表面淬火技术主要用于高碳钢和中碳钢，低碳钢由于强化效果不显著，较少采用该工艺。该技术被广泛应用于汽车工业，如万向节、十字轴、曲轴、齿轮、发动机缸体和气缸套内壁等部件的表面强化处理，以提高机件的耐磨性能。 表面形变强化技术是指通过滚压或者高速喷丸冲击，使得工件表层材料在再结晶温度下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度和抗疲劳强度，以改善零部件的耐磨和抗腐蚀性能。该技术常用于齿轮和轴类工件的表面强化硬化处理。 2 热扩渗 将工件置于特殊介质中加热，使介质中某一种或几种元素（通常选择能提高材料硬度和耐磨性能的C、B、N、Zn、Cr等元素）渗入工件表面，形成合金层的工艺，称之为热扩渗技术，或化学热处理技术。根据渗剂物质状态不同，通常分为气体热扩渗、液体热扩渗、固体热扩渗、等离子热扩渗和复合热扩渗。其基本原理是通过加热或化学反应，产生渗剂元素的活性原子，活性原子在基体表面吸附，随后被基体吸收，并在基体金属内部发生扩散，形成具有高硬度、韧性良好、耐磨性高的特殊功能层，从而提高机件的抗磨耐磨性能。 3 热喷涂 热喷涂技术是采用各种热源使涂层材料加热熔化或半熔化，然后用高速气体使涂层材料分散细化并高速撞击到基体表面形成涂层的工艺过程，根据热源、

表面工程复习题及答案~

“材料表面工程”复习题 一、名词解释 表面工程技术：为满足特定的工程需求，使材料或零部件表面具有特殊的成分、结构和性能(或功能)的化学、物理方法与工艺。 表面能：严格意义上指材料表面的内能，包括原子的动能、原子间的势能以及原子中原子核和电子的动能和势能等。 洁净表面：材料表层原子结构的周期性不同于体内，但其化学成分仍与体内相同的表面。 清洁表面：一般指零件经过清洗(脱脂、浸蚀等)以后的表面。 区别：洁净表面允许有吸附物，但其覆盖的几率应该非常低。洁净表面只有用特殊的方法才能得到。清洁表面易于实现，只要经过常规的清洗过程即可。洁净表面的“清洁程度”比清洁表面高。 吸附作用：物体表面上的原子或分子力场不饱和，有吸引周围其它物质(主要是气体、液体)分子的能力。 磨损：相对运动的物质摩擦过程中不断产生损失或残余变形的现象。 腐蚀：材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏。 极化：腐蚀电池工作时，阴、阳极之间有电流通过，使阴、阳极之间的电位差(实际电极电位)比初始电位差要小得多的现象。 钝化：由于金属表面状态的改变引起金属表面活性的突然变化，使表面反应速度急剧降低的现象。(阳极反应受阻的现象) 表面淬火：用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3(对亚共析钢)或者Ac1(对过共析钢)之上(奥氏体化)，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，形成表面强化层的工艺过程。 喷丸强化：利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料在再结晶温度之下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。(喷丸强化技术) 热扩渗：将工件放在特殊介质中加热，使介质中某一种或几种元素渗入工件表面，形成合金层(或掺杂层)的工艺。(化学热处理技术) 热喷涂：采用各种热源使涂层材料加热熔化或半熔化，然后用高速气体使涂层材料分散细化并高速撞击到基体表面形成涂层的工艺过程。 热喷焊：采用热源使涂层材料在基体表面重新熔化或部分熔化，实现涂层与基体之间、涂层内颗粒之间的冶金结合，消除孔隙的表面处理技术。(喷焊) 堆焊：在零件表面熔敷上一层耐磨、耐蚀、耐热等具有特殊性能合金层的技术。

表面工程的发展及思考

表面科学与工程学习报告——表面工程的发展及思考 年级：2013级 专业：载运工具应用工程 姓名：刘新龙 学号：13217021

表面工程的发展及思考 表面工程是多学科交叉综合多技术融合集成的新兴学科，表面工程的最大优势是能够以低成本低能耗制备出优于本体材料性能多于本体材料功能。更加适宜于服役环境要求的新表面，表面工程通过原子沉积分子组装颗粒喷涂整体覆盖和表面改性提升了材料性能，增加了材料功能提高了材料价值拓展了材料应用领域，符合可持续发展低碳经济循环经济建设节约型社会等多种社会发展先进理念。因此这昭示着表面工程具有强大生命力巨大发展潜力极富发展活力和强劲发展动力先进表面工程技术作为现代工业发展的关键技术之一，已成为先进制造技术的前沿技术和赶超国际先进水平的重要前沿阵地，不仅可为先进制造业发展提供技术支撑，而且也可为传统工业改造及升级换代提供技术支持，社会可持续发展对表面工程的需求呼唤我们对表面工程的发展进行深层次的战略思考。 表面工程的功能装饰性表面工程技术的传统作用之一是赋予表面更好的装饰性，不过对于金属的纯装饰性表面处理不多，很多是在兼顾表面防护性能的前提下赋予材料的装饰性。如在钢制工件上底镀Cu，中镀 Ni，表面镀Cr，Cu 层和Cr 层起防护作用，而表镀的Cu层可长久保持装饰性金属光泽防护性据。不完全统计，全世界每年因表面磨损表面腐蚀表面摩擦表面缺陷造成对金属非金属损失约 3.0万~3.5 万亿美元，约占全世界GDP 的10%-20%。表面工程技术的主要作用是经表面改性、表面处理、表面涂覆或表面复合处理解决材料表面磨损、表面腐蚀、表面摩擦、表面缺陷造成的破坏，从而延长材料的有效服役时间。这既是表面工程存在的价值体现，也是表面工程发展的根本动力。修复性工件因腐蚀磨损或其他原因造成工件表面基体材料或表面处理层失效后可通过单一或复合表面工程技术的应用恢复其表面应有的尺寸精度，兼或重新赋予与新品相当、甚至超过新品的表面性能及功能。实现工件总成或产品的再制造。功能性表面工程技术除了具有以上主要作用外还可赋予材料表面耐高温或耐低温导电或绝缘导磁或磁屏蔽增光或反光润湿或憎水生物相容性或生物排他性等新的功能，发挥新的作用。表面工程技术除上述功能以外还有其他功能，如利用表面工程技术中的电沉积技术，磁控溅射技术可以用来制备纳米粒子、纳米膜。利用热喷涂技术制备纳米结构材料等。

摩擦学

摩擦学与表面技术 学院：机械工程学院 专业：工学5班 姓名：赵楠楠 学号：S16085201160

目录 1. 再制造技术 (1) 1.1 汽车行业再制造 (1) 2. 摩擦学的发展 (2) 2．1 金属材料的磨损研究 (2) 2．2 机械制造的磨损研究 (3) 3. 表面工程技术提出及发展 (3) 3. 1 铝合金的表面工程 (3) 4. 纳米材料 (4) 5. 高分子材料 (4) 参考文献 (4)

摘要 本文主要针对再制造技术的提出及理论进行简要的介绍，同时结合汽车行业的再制造技术进一步对我国的再制造技术的现状及发展进行分析。摩擦是机器工作过程中不可避免的，同时也是引起机器及其零部件失效的重要形式之一。本文简单介绍了摩擦学的提出、发展及研究领域，通过对金属材料和机械制造过程中摩擦的研究，得出研究摩擦学的必要性和迫切性。结合再制造技术，介绍了表面工程的发展和表面工程技术。在文章的最后介绍了纳米材料的应用和几种高分子材料的特性。 关键词：再制造，表面工程，高分子材料，摩擦学 1.再制造技术 当前，随着我国国民经济的不断发展与人们生活水平的不断提高，机械制造行业的发展越来越壮大，但是在我国现行的情况下，机械产品的报废量是相当的高，有大量的金属浪费。而我国机械再制造产业却尚处于成长阶段，需要进一步的发展与规模扩大。再制造技术是遵循设备全寿命周期理论，利用先进的技术手段，将一些还没有损坏的零件继续使用，或者把一些局部产生损伤的零件经过再制造技术恢复其原有的功能，继续使用，从而极大地提高了旧设备的再次利用率。在机械零部件再制造过程中，相关产业发展政策的支持也为机械的再制造行业的发展提供更多的机会，消费群体也在不断壮大，具有良好的发展前景。 1.1 汽车行业再制造 汽车零部件的再制造技术是高新技术设备的运用过程，通过运用先进表面技术、复合表面技术等多种高新技术、产业化生产方式、严格的产品质量管理和市场管理模式，是废旧产品得以高质量的再生，创造新的价值，是符合国家可持续发展的一项系统技术。 通过汽车零部件再制造技术，发挥了旧零部件的潜在使用价值。同时，在制造技术的专业化程度高，采用流水线式的生产方式，在很大程度上提高了生产效率，进而达到降低生产成本的目的，使得汽车再制造零部件具有明显的价格优势。例如，在对发动机零部件的再制造的过程中，需要对旧的发动机进行拆解并清洗干净，接着按照正常的制造标准对其进行的基础构件进行性能检测，并按照严格的程序进行修复，直到恢复到规定的误差范围，最后装配在整台机子上调试、检验成功后出厂。 通过再制造技术生产的零部件能够实现与待修车辆上零部件的直接互换，能

表面工程4章节

表面工程4章节 1表面淬火技术的原理和特点 2感应加热表面淬火 3火焰加热表面淬火 4激光加热表面淬火 4-1. 表面淬火技术的原理 将钢表面快速加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上，然后使之迅速冷却并转变为马氏体。 将钢整体加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上，然后使其表面迅速冷却并转变为马氏体。 2. 表面淬火对材料的要求 凡是能进行整体淬火强化的材料都能够进行表面淬火。 低碳钢或低合金钢需进行表面渗碳或合金化（齿轮渗碳）。 表面硬度要求越高，要求钢碳含量和合金含量越高；表面硬化层越深，要求钢淬透性越好。 3.与常规淬火技术的区别 在一定加热速度范畴内，V加热↑，T临界↑ V加热↑，奥氏体成分的不平均性↑ a. C 成分不平均,从相图上看与F,K 相邻的浓度相差专门大,C 来不及扩散。 b. 合金元素不平均 预先热处理（调质、正火、球化退火）——表面淬火 V加热↑，奥氏体晶粒细化显著 a.过热度大,相变趋动力增大,晶粒形成位置增多,A在F 和K相界上形成，A在F 亚晶界上形成。 b.加热时刻短,假如加热速度10 7 度/S,形成时刻10-5S,在如此短时刻内奥氏体晶粒来不及长大。 V冷却↑，表面硬度高 4. 表面淬火技术的特点 生产效率高，能耗小。 加热快，冷却快：组织细，硬度高；组织平均性差（渗碳体来不及溶解和扩散）。 表面组织细，硬度高，中部硬度低，韧性好。 4.2 感应加热表面淬火技术 1感应加热淬火原理 将工件紧靠在有足够功率输出的感应圈邻近,感应圈通电，在高频(中频)交流磁场的作用下（假如工件与线圈的间隙专门小）由于集肤效应,在工件表面产生专门大的涡流，大小与线圈电流相等，方向相反。 涡流产生热量，将工件表面加热迅速加热到淬火温度，并用冷却介质快速冷却，达到对工件表面淬火的目的。 2感应加热淬火技术特点 效率高；变形小；深度可控；需要制作特定的线圈；电源功率大；“尖角”效应 3感应加热淬火技术应用 高频淬火：轴类零件，磨损量小，但精度要求高的零件 中频淬火：齿轮、活塞环槽，有明显磨损量，精度要求较高的零件

表面工程名词解释汇总

第一章 1 表面工程也称为“表面技术”、“表面处理”或“表面改性”，是应用物理、化学、机械等方法改变固体材料表面成分或组织结构，获得所需性能的表面，以提高产品的可靠性或延长其使用寿命的各种技术的总称。 2 原子沉积：原子、离子、分子及基团在基体上的凝聚、成核、长大；例如电镀、化学镀、蒸镀、溅射、气相沉积等。 3 颗粒沉积：熔化的液滴、细小颗粒在外力作用下于基体表面凝聚、沉积或烧结；例如热喷涂、搪瓷涂层等。 4 表面改性：用离子处理、热处理、机械处理、化学处理的方法改变材料表面的组成和性质。 5 表面改性：改变基体金属材料表面层的化学成分，例如化学热处理、等离子扩渗处理、离子注入。 6 表面处理：不改变基体金属表面化学成分的情况下，使其组织与结构发生变化，例如喷丸强化、表面热处理等 7 表面涂镀层技术：在基体材料表面形成一层新的覆盖层，覆盖层与基体之间有明显的分界面 8 纳米表面工程技术：在基体表面制备含纳米颗粒的涂层或具有纳米结构的表层 第二章 1 界面一般指两相交界处，严格来讲固-固、液-液、固-液、气-液、固-液交界处皆为界面 2 固体表面通常指固-气界面或固-液界面，一般由凝聚态物质靠近气体或真空的一个或几个原子层组成。 3理想表面是一种理论上的结构完整的二维点阵平面， 忽略周期性势场的中断，忽略缺陷、扩散、热运动，忽略外界环境影响 4 无缺陷的晶体被分成两个半无限大的晶体，分割前后的原子排列、电子密度不变；表面原子能量大于内部，既为表面能 5 清洁表面指没有被其它任何物质污染，也没有吸附任何不是表面组分的其它原子或分子的表面，是我们在预处理后中想要得到的表面 6 表面驰豫：表面的原子周期性突然破坏，表面上的原子会发生相对于正常位置的上、下位移以降低体系能量，表面上原子的这种位移称为表面驰豫 7 表面重构：平行基底的表面上，原子的平移对称性与体内显著不同，原子位置作了较大幅度的调整 8 化学吸附：外来原子吸附于表面并形成化学键。 9 .实际表面理想的表面是不存在的，清洁的表面是难以制备的，实际的表面存在缺陷、杂质等现象，表面粗糙度与波度是实际表面的基本特征。 10 表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状误差，也称微观粗糙度 11 贝尔比层：固体材料经切削加工后，在几个微米或者十几个微米的表层中可能发生组织结构的剧烈变化，使得在表面约10nm的深度内，形成晶格畸变薄层 12 表面吸附指固体表面吸引气体的一种结合，又有物理吸附和化学吸附 13 润湿液体与固体表面接触时的表面现象，可以用液滴在表面上的散开程度表征润湿程度。润湿与不润湿！ 14 黏着固体与固体接触时的表面现象，产生两个新的表面消耗的能量称为黏附功，表征固体与固体吸引强度 15 表面扩散：原子或分子沿表面的二维迁移！ 第三章

表面工程复习整理

1、电镀（1）定义：电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。（2）镀液组成：主盐：是指镀液中能在阴极上沉积出来所要求镀层金属的盐，用于提供金属离子。络合剂：作用在于获得络合离子，起到阴极极化作用。附加盐：用于提高电镀液的导电性。缓冲剂：用来稳定溶液酸碱度的物质。阳极活化剂：提高阳极开始钝化的电流密度，保证阳极处于活化状态而能正常地溶解。添加剂：用以改善镀层性能性质的物质。（3）电流效率：是指实际析出物质的质量与理论计算析出物质的质量之比。（4）分散能力：是指电镀液所具有的使金属镀层厚度均匀分布的能力。（5）改善分散能力方法：1在电镀液中加入一定量的强电解质，2采用络合物电解液，3加入适量的添加剂，4合理安排电极的位置及距离，5使用异形电极。（6）覆盖能力：是指电镀液所具有的使镀件的深凹处沉积上金属镀层的能力。（7）极化：指的是有电流通过电极时，电极电位偏离平衡电极电位的现象。（8）电沉积过程：液相传质，电化学反应和电结晶。液相传质的三种方式：电迁移、对流和扩散。（9）金属共沉积的条件：两种金属中至少有一种金属能从其盐类的水溶液中沉积出来；两种金属的析出电位要十分接近。（10）改变电位的方法：1改变镀液中金属离子的浓度；2采用络合剂；3采用适当的添加剂。 2、电刷镀(1)定义：是在被镀零件表面局部快速电沉积金属镀层的技术，其本质上是依靠一个与阳极接触的垫或刷提供电镀需要的电解液的电镀。（2）优缺点：与常规电镀比，优点：1设备简单，携带方便；2工艺简单，操作简单；镀层种类多，与基材结合力强，力学性能好；4沉积速度快。缺点：劳动强度大，消耗镀液较多，消耗阳极包缠材料。（3）设备：直流电源、镀笔及供液、集液装置。（4）阳极包裹的作用：1贮存刷镀用的溶液，2防止阳极与被镀件直接接触，3过滤阳极表面所溶下的石墨粒子。（5）镀前预处理：1表面整修，2表面清理，3电净处理，4活化处理。 3、化学镀（1）定义：是指在没有外电流通过的情况下，利用化学方法使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在基体表面，形成镀层的一种表面加工方法。（2）优缺点：与电镀相比，优点：1不管镀件形状如何复杂，其镀层厚度都很均匀，2镀层外观良好，晶粒细，无孔，耐蚀性更好，3无需电解设备及附件，4能在非金属以及半导体上沉积。缺点：溶液稳定性差，使用温度高，寿命短。1、氧化处理（1）钢铁的化学氧化：是指钢铁在含有氧化剂的溶液中进行处理，使其表面生成一层均匀的蓝黑到黑色膜的过程，也称“发蓝”。化学成分为Fe3O4。（2）钢铁高温氧化工艺：1氢氧化钠，2氧化剂，3温度，4铁离子含量，5钢铁含碳量。（3）钢铁常温氧化：表面膜成分CuSe。2、阳极氧化（1）定义：是指在适当的电解液中，以金属作为阳极，在外加电流作用下，使其表面生成氧化膜的方法。（2）铝氧化膜的特点：1氧化膜结构的多孔性，2氧化膜的耐磨性，3氧化膜的耐蚀性，氧化膜的电绝