材料表面技术课后题修改版.doc

第一章 1．固体材料的界面一般分为哪三种，各自的含义分别是什么？ 1）表面——固体材料与气体或液体的分界面。 2）晶界（或亚晶界）——多晶体内部成分、结构相同而取向不同晶粒（或亚晶）之间的界面。 3）相界面: 固体材料中成分、结构不同的两相之间的界面。相界面有三类，如固相与固相的相界面（s／s）；固相与气相之间的相界面（s／V）；固相与液相之间的相界面（s／L）。 2.什么是表面改性？什么是表面加工？二者有什么区别？ 表面改性——用机械、物理和化学的方法，改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。 表面加工——通过物理化学方法使金属表面的形貌发生改变，但不改变金属表面的金相组织和化学成分，如：表面微细加工、抛光、蚀刻、整体包覆 第二章 1.什么是清洁表面，什么是实际表面，二者具有怎样的研究意义？ 清洁表面是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理化学效应的表面。这种清洁表面的化学组成与体内相同，但周期结构可以不同于体内。 在材料实际应用过程中，材料表面是要经过一定加工处理(切割、研磨、抛光等)，材料又在大气环境(也可能在低真空或高温)下使用。材料可能是单晶、多晶、非晶体。这类材料的表面称为实际表面。 2.什么是理想表面？特点是什么？ 对于没有杂质的单晶，作为零级近似可将其清洁表面理想为一个理想表面。这是一种理论上的结构完整的二维点阵平面。忽略了晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响，忽略了表面原子的热运动、热扩散和热缺陷等，忽略了外界对表面的物理化学作用等。这种理想表面作为半无限的晶体，体内的原子的位置及其结构的周期性，与原来无限的晶体完全一样 3.从二维结晶学的角度分析，单晶材料的清洁表面原子有什么特点，其趋于能量最低的稳定状态主要采取哪两种方式？ 对于没有杂质的单晶，作为零级近似可将其清洁表面理想为一个理想表面。这是一种理论上的结构完整的二维点阵平面。 (1)自行调整，表面处原子排列与内部有明显不同； (2)靠外来因素，如吸附杂质、 生成新相等。 4.根据表面原子排列，清洁表面又可分为哪三种，这三种表面分别呈现什么特点？ 根据表面原子的排列，清洁表面又可分为台阶表面、弛豫表面、重构表面等。 台阶表面不是一个平面，它是由有规则的或不规则的台阶的表面所组成。 由于固相的三维周期性在固体表面处突然中断，表面上原子产生的相对于正常位置的上、下位移，称为表面弛豫。 重构是指表面原子层在水平方向上的周期性不同于体内，但垂直方向的层间距则与体内相同。 5.什么是吸附表面，什么是偏析表面？ 吸附表面有时也称界面。它是在清洁表面上有来自表面周围空间吸附在表面上的质点所构成的表面。 不论表面进行多么严格的清洁处理，总有一些杂质由体内偏析到表面上来，从而使固体表面组成与体内不同，称为表面偏析。 6.什么是表面粗糙度，它和波纹度，宏观几何形状误差有何不同？ 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特性。 表面粗糙度与波纹度、宏观几何形状误差不同的是：相邻波峰和波谷的间距小于1mm，并且大体呈周期性起伏。 7.固体表面自由能和表面张力与液体相比有什么不同 与液体相比： 1）固体的表面自由能中包含了弹性能。表面张力在数值上不等于表面自由能。 2）固体的表面张力是各向异性的。 3）实际固体的表面绝大多数处于非平衡状态，决定固体表面形态的主要是形成固体表面时的条件以及它所经历的历史，而表面张力的影响变得次要。 4）固体的表面自由能和表面张力的测定非常困难。 第三章 1.什么是电镀，电镀分哪两种？ 电镀是指借助外界直流电的作用，利用电解原理，使导电体(例如金属)的表面沉积一层金属或合金层。分为有槽电镀和无槽电镀 2.什么是有槽电镀？ 有槽电镀即：将零件作为阴极放在含有欲镀金属的盐类电解质溶液中，并使阳极的形状符合零件待镀表面的形状，通过电解作用而在阴极上（即零件）发生电沉积现象形成电镀层。 3分析说明电镀反应中的基本反应？ 阳极金属失去电子变为离子溶于电解液中，即发生氧化反应；M-ne→Mn+ 阴极附近的离子获得电子而沉积于零件表面，即发生还原反应。M n++ne→M 4电镀之前需要对材料进行预处理，其中脱脂（或除油）过程主要采取哪两种方式进行，基本原理是什么？ 热浸除油：利用碱剂和皂化油脂的皂化作用去除金属表面的污垢和氧化物，其必需具备湿润、渗透、分散及乳化效果。 电解除油：利用电解原理，阴极产生氢气将金属还原（不锈钢板），阳极产生氧气并将污垢氧化（零件）；气体带动搅拌作用而将污垢脱离。 5.有槽电镀一般采取什么样的活化方式，活化的目的是什么？ 活化可将金属表面的氧化物、盐加以去除，使金属表面容易与后续电镀金属紧密结合 一般在弱酸中侵蚀一定时间进行镀前活化处理 6.举出电镀的两种镀