表面科学与工程概论.ppt

* 二、完善表面工程设计体系 表面工程设计：是针对工程对象的工况条件和设备中零部件等寿命的要求，综合分析可能的失效形式与表面工程的进展水平，正确选择表面技术或多种表面技术的复合，合理确定涂层材料及工艺； 并且预测使用寿命，评估技术经济性，进行必要的模拟实验，并编写表面工程技术设计书和工艺卡片。 * 目前的状况 目前，表面工程技术设计仍基本停留在经验设计阶段。 有些行业和企业针对自己的工程问题开发出了表面工程技术设计软件，但局限性很大。 随着计算机技术、仿真技术和虚拟技术的发展，建立有我国特色的表面工程技术设计体系既有条件又迫在眉睫。 * 表面工程技术设计的过程 基于经验的不断积累 力争按预定的技术和经济指标进行设计 逐步形成一种借助于数据库、知识库、推理机为工具，通过演绎和归纳等科学方法，而能获得最佳效益的设计系统 * 三、开发多种功能涂层 表面工程大量的任务是使零件、构件的表面延缓腐蚀、减少磨损、延长疲劳寿命。 随着工业的发展，在治理这三种失效之外提出了许多特殊的表面功能要求。 例如舰船上甲板需要有防滑涂层，现代军事装备需要有隐身涂层，太阳能取暖和发电设备中需要高效的吸热涂层和光电转换涂层，录音机中需要有磁记录镀膜、不粘锅中需要有氟树脂涂层、建筑业中的玻璃幕墙需要有阳光控制膜等等。 此外，隔热涂层、导电涂层、减振涂层、降噪涂层、催化涂层、金属染色技术等也有广泛的用途。在制备功能涂层方面，表面工程可大显身手 * 四、研究开发新型涂层材料 表面涂层材料是表面技术解决工程问题的重要物质基础。 当前发展的涂层新材料，有些是单独配制或熔炼而成的，有些则是在表面技术的加工过程中形成的， 后一类涂层材料的诞生，进一步显示了表面工程的特殊功能。 * 轿车涂装技术中新发展的第五代阴极电泳涂料（EDS），其泳透力比前几代进一步提高，有机溶剂、颜料含量降低，已不含有害金属铅，代表了阴极电泳涂料的发展趋势。 以聚氯乙烯树脂为主要基料与增塑剂配成的无溶剂涂料，构成了现代汽车涂装中所用的抗冲击涂料和焊缝密封胶，有效地防止了车身底板和焊缝出现过早腐蚀，并保证了车身的密封性。 * 粘结固体润滑涂层材料，在解决航空航天等军工高科技领域特殊工况条件下的机械磨损、润滑、粘着冷焊等摩擦学问题中发挥了重要作用，并在民用真空机械、低温设备上有广阔的用途。 * 五、深化表面科学基础理论和测试技术的研究 摩擦学是表面工程的重要基础理论之一，近10年来，针对具体的工程问题，摩擦学工作者作出了出色的成果，在摩擦副失效点判定、磨损失效的主要模式、磨损失效原因分析及对策等方面积累了丰富的经验；并在重大工程问题上作出了重要贡献。 当前研究摩擦学问题的手段越来越齐全、先进，可以模拟各种条件进行试验研究，这些试验手段和已积累的研究方法、评估标准，有力地支持了表面工程的发展。 * 在腐蚀学研究方面 针对大气腐蚀、海洋环境腐蚀、储罐腐蚀、高温环境腐蚀、地下长输管线腐蚀、热交换设备腐蚀、建筑物中的钢筋水泥腐蚀等， 应用各种现代材料进行了腐蚀机理和防护效果研究，提出了从结构到材料到维护一整套防腐治理措施。 这些研究成果，对表面工程技术设计有很大的参考价值。 * 在涂层测试技术的研究方面 无论用什么表面技术在零件表面上制备涂覆层，必须掌握涂覆层与基体的结合强度、涂覆层的内应力等力学性能。这是表面工程技术设计的核心参数之一，也是研究和改进表面技术的重要依据。 对于涂覆层厚度大于0.15的膜层（如热喷涂涂层），尚可用传统的机械方法迸行测试，但是对于涂覆层厚度小于0.15的膜层（如气相沉积几个微米的膜层）传统的机械方法已无能为力。而气相沉积技术又发展得很快，应用面越来越广，这就使研究新的测试方法更加紧迫。 * 六、扩展表面工程的应用领域 表面工程已经在机械产品、信息产品、家电产品和建筑装饰中获得富有成效的应用。 但是其深度和广度仍很不够，不了解和不应用表面工程的单位和产品仍很普遍。 表面工程的优越性和潜在效益仍未很好发挥，需要作大量的宣传推广工作。 * 七、积极为国家重大工程建设服务 在新型军用飞机的研制过程中，先进的胶粘技术、特种热处理技术、表面改性技术、薄膜技术以及涂层技术都发挥了重要作用。 吸波材料的研制成功为装备隐形提供了重要的物质基础。 离子注入、离子刻蚀和电子曝光技术的结合，形成了集成电路微细加工技术，成为制作超大规模集成电路的重要技术基础。 长江三峡工程，与其说是土木工程，不如说是钢铁工程，在大坝全长2309m中，钢铁结构闸门就占全长的72％。 在三峡工程中，所有机械设备、金属结构、水工闸门以及隧洞、桥梁、公路、码头、储运设备都离不开表面工程。 在国家科技攻关项目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻关项目的安排上以及三峡工程重新论证和设计审查中