表面工程1绪论.ppt

1 绪论 教学目的和要求 　　 　　掌握表面工程的定义、分类、特点（意义）等。 1.1　表面工程学的定义和内涵 材料表面工程的应用范围： 表面强化 腐蚀工程 数据存储 电子电路 传感器与自动控制 …… 在航空航天方面的应用 在防护上常用涂镀技术，热浸镀技术，物理和化学气相沉积技术（PVD，CVD）来提高飞机、运载火箭、卫星、宇宙飞船、导弹在各种飞行恶劣环境下对材料性能产生的影响进行防护。 在航空航天方面的应用 在航空航天方面的应用 如第四代的飞机，在停飞和飞行过程中，可能遇到－50℃的空气摩擦升温至200℃，因而在飞机蒙皮的表面涂上高聚物涂料免受环境介质侵蚀，减少阻力。 在航空航天方面的应用 飞机的蒙皮、雷达罩、发动机的尾喷管、座舱都采用隐身涂层，雷达罩和尾喷管采用SnO2和In2O3等掺杂半导体材料作填料和适当的载流子浓度及迁移率以及等离子体频率，使其具有兼容雷达和红外隐身。美国的TF39发动机轴承，离子注入铬＋磷，可解决点蚀、磨蚀，提高发动机轴承的使用寿命。 一、表面工程技术的定义 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。 二、表面工程技术的内涵 表面改性技术 表面合成材料技术 表面加工技术 表面加工三维合成技术 上述要点的组合或综合 金属材料表面工程学的地位 表面工程技术所涉及的基材包括几乎所有的工程材料，如金属、陶瓷、半导体材料、高分子材料、混凝土、木材和各类复合材料等。 金属材料，特别是钢铁材料，目前仍旧是机械、设备和工程构件的主要材料。 　　机械行业中： 　　　　钢铁材料：93% 　　　　有色金属：2% 　　　　非金属材料：5% 1.2　表面工程技术的特点与意义 　　表面工程技术具有一般整体材料加工技术不具备的优点。 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。 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。 可以兼有装饰和防护功能，有力推动了产品的更新换代。 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。 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。 表面工程技术已成为制备新材料的重要方法，可以在材料表面制备整体合金化难以做到的特殊性能合金等。 1.2　表面工程技术的分类 表面改性技术 　　　表面组织转化技术 　　　表面涂镀技术 　　　表面合金化和掺杂技术 表面微细加工技术 表面加工三维成型技术 表面合成新材料技术 本章结束！ 表面强化技术的分类及概况 通常按表面强化技术的性质分类，可以分为： 化学热处理表面强化； 表面淬火强化； 表面覆层（化成处理覆层、覆衬、涂装、CVD、PVD薄膜和热浸渗）强化、防腐及装饰； 表面形变强化； 表面高能量密度改性与强化(高能束表面改性强化)； 表面精细(微细)加工； 表面复合强化等。 化学热处理表面强化 即用渗入原子在材料表层内扩散而形成人工内污染层，以改变表层的化学成分为先决条件，再进行不同的热处理后赋与零件表面和内部不同的组织，从而具有不同性能的表面强化方法。 例如：钢的渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、热浸渗和渗金属等。 表面淬火 不改变材料的化学成分，只是因表层相变而产生的强化方法称为表面淬火。 例如：高频、中频和表面感应加热淬火、火焰加热表面淬火、电子束、激光（Laser）束加热表面淬火等。 表面形变强化 在金属材料的再结晶开始温度之下，使其表层发生冷塑性变形后达到表层加工硬化，以弥补其表面轻微脱碳和细小缺陷并形成表层残余压应力的强化方法称为表面冷塑性变形强化。 其显著作用就是提高金属材料及其制品的高周疲劳寿命，且材料本身强度愈高，其表面冷塑性变形强化效果愈显著。 方法有：表面滚压、内孔挤压和表层喷丸强化。其中，喷丸强化目前用得最为普遍。 表面覆层强化及装饰 使金属表面获得特殊的覆盖层，以提高其耐磨、耐蚀、抗疲劳及装饰等为目的工艺方法都称为表面覆层强化及装饰。包括：表面镀膜，化成处理和