《表面工程学》全册配套完整教学课件2.pptx

《表面工程学》全册配套完整教学课件2;1 绪论;教学目的和要求;1.1　表面工程学的定义和内涵;;;在航空航天方面的应用 ;在航空航天方面的应用;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。 ;奔 驰 系 列;一、表面工程技术的定义;关于表面工程：;二、表面工程技术的内涵;1.2　表面工程技术的特点与意义;金属材料表面工程学的地位： ;机械零件失效的主要形式： ;1.3　表面工程技术的分类;;思考题 ;2 表面工程技术的物理、化学基础;教学目的和要求;前言;2.1　固体的表面和界面 ;一、典型固体表面;;;3.机械加工后的表面 　表面的粗糙度和波度构成了金属的表面形貌。 波纹度: 　　金属表面呈波浪形的有规律和无规律的表面反复结构误差称为波纹度。 　　波纹度的波距与波深的比为：1000：1~100。 　　 粗糙度: 　　加工表面所具有的微小凹凸和微小峰谷所组成的微观几何形状就构成了其特征。 　　粗糙度的波距与波深之比常常为150：1~5。 　　　波纹度是间距大于表面粗糙度但小于表面几何形状误差的表面几何不平度，属于微观和宏观之间的几何误差。 ;粗糙度的表示: 1、轮廓的算术平均偏差Ra： 　式中：y i 为波峰高或波谷深的数值，n为测量的波峰或波谷的个数。 2、真实面积与投影面积之比 i ： 　　 i ＝A i /A l　　　　　　　　　　　 　 　式中： A i为真实面积， 　　　　A l 为的投影面积（理想的几何学面积） 显然， i ≥1　;; 4.一般表面 由于表面原子处于非平衡状态，一般表面会吸咐一层外来原子。 常温常压条件下，金属表面会被氧化（金除外）。 　 要求进行表面预处理。;二、典型固体界面;;;冶金结合界面;扩散结合界面;(异质)外延生长界面;化学键结合界面;分子键结合界面;机械结合界面;三、表面晶体结构;;;（补充）表面现象;四、表面扩散; 扩散系数：D=D0exp( - Q/RT) 原子的扩???途径除了最基本的体扩散过程外，还有表面扩散、晶界扩散和位错扩散(短路扩散)。 　　　Q表 ＜ Q界 ＜ Q位 ＜ Q体 　　　D表 ＞ D界 ＞ D位 ＞D体 　　　 表面原子受到的束缚较晶界和晶内低得多，原子在表面迁移所需能量也小得多。 　表面扩散在表面工程技术中的薄膜形核及长大过程中起十分重要的作用。;五、 表面（自由）能与表面张力 ;;;增大(液体)表面积所需要的功(能量)就是(液体)表面自由能。;;;六、固体表面的物理吸附和化学吸附;;;2.固体对气体的吸咐;3.固体对液体的吸咐;;4.固体表面之间的吸咐;5.吸附对材料力学性能的影响——莱宾杰尔效应;;七、固体表面的润湿;;;;; 2.铺展系数 液体在固体表面（理想的平滑表面）的铺展系数定义为： 　　　当SL/S=0时，铺展（完全润湿） 　　　当SL/S＜0时，不铺展（不完全润湿或完全不润湿） 　　　当SL/S ＞0时，自动展开， Young方程已不适用 液体在粗糙的固体表面的铺展系数为： 粗糙表面的铺展系数远大于光滑表面的（当cosθ＞0时） 　　　表面工程技术实施前，材料表面状态（表面预处理工艺）对表面改性层质量的影响至关重要。; 3.润湿理论的应用 　　 　　润湿理论在各种工程技术尤其是表面工程技术中应用很广泛。 增强润湿程度： 　　表面活性物质－减小润湿角 　　表面适度粗化－增大铺展系数 　　中间层 　　成分优化…… 降低润湿程度： 　　表面惰性物质－增大润湿角 　　表面平滑－减小铺展系数 　　不粘涂层：炊具、洁具、防腐蚀等 　　成分优化……;2.2 材料磨损原理及其耐磨性;一、固体材料的摩擦与磨损;;;;;;二、粘着磨损、润滑和固体润滑;摩擦学三“定律”：　　①摩擦力与两接触体之间的表观接触面积无关(第一定律)；　　②摩擦力与两接触体之间的法向载荷成正比(第二定律)；　　③两个相对运动物体表面的界面滑动摩擦阻力与滑动速度无关(第三定律)。; 2、液体润滑和边界润湿 可能发生粘着磨损的典型情况： 　a)硬金属和软金属摩擦副：压入后接触面积较大，摩擦力较大。 　b)硬金属与硬金属摩擦副：抗剪强度很高，摩擦力很大。 　c)润滑条件下的摩擦副：在两种材料之间加入一层润滑油膜，当处于流体润滑状态时，可以大幅度降低摩擦力、减少磨损。;流体润滑状态：流体动压润滑和弹流润滑；后者的摩擦系数比前者的高得多。 边界润滑：如果油膜润滑零件承受的压力太大、零件运行速度太低，或表