表面工程略微整理版

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1、洁净表面 ：大块晶体的三维周期结构与真空间的过渡区,它包括所有不具有晶体内特征的原子层,为 1 个几个原子层,厚度 0.52nm污染表面 ：指被任何其他东西所污染，或吸附其他原子、分子的材料表面。理想表面 ：当一块无限大的无缺陷的晶体被分成两个半无限大的晶体时，如果在分割面附近 区域中的原子排列、电子的密度分布都和分割前一样，而且晶体在分割时没有原子进入或跑出分割面，这个分割面就是理想表面冶金结合 ：覆层与基体之间通过熔融过程实现结合扩散结合 ：覆层与基材之间通过原子扩散结合磨粒磨损 ：指由于硬颗粒或硬突起物使材料迁移而造成的磨损粘着磨损 ：指当接触表面作相对运动时,由于固相微凸体的焊合作用使

2、材料从一个表面转移到另一个表面造成的磨损表面疲劳磨损 ：指由于在表面上重复滚动或滑动时所产生的循环交变应力引起疲劳而使材料脱落的磨损冲击磨损 ：两固体表面间重复冲击作用下材料损伤和脱落的磨损形式磨光 ：是普通的利用砂粒、刃口将 M 机械性切割下来的过程， 主要目的是去除金属零件表面 的毛刺/砂眼/氧化皮/锈迹/沟纹等,使其具有一定的平整度和粗糙度抛光 ：是机械、化学、电化学结合过程，主要目的是消除 M 零件表面的微观不平,使其具有镜面外观电化学抛光 ：指将工件作为阳极,浸于特定的抛光介质中并通以直流电进行抛光化学抛光 ：将工件浸于合适的的溶液中进行抛光.干法热镀锌 ：预处理 干燥 溶剂处理 浸

3、锌 清洗氧化还原法 ：氧化/还原 浸锌 喷吹/冷却 钝化处理 涂油气体碳氮共渗 ：指在 780880同时渗入 C/N 原子,以渗碳为主的工艺氮碳共渗 ：指在 520580同时渗入 C/N 原子,以渗氮为主的工艺QPQ 工艺 ：盐浴氮碳共渗氧化盐浴冷却抛光氧化盐浴T.D 工艺 ：通过将钢铁材料置于硼砂熔盐浴中进行渗 M(铬/钒/铌)的工艺机械结合 ：表面凸凹不平，互相嵌合扩散结合 ：高温下发生原子扩散，接合面上形成固溶体或金属间化合物爆炸喷涂 ：将一定比例的氧和乙炔送入枪内,后将氮气与粉末混合输入，由火花塞点火,使混 合气体燃烧爆炸,粉末被加热和加速,由枪口喷射到基体表面形成涂层的技术超音速喷涂

4、 ：氧和乙炔(或煤油/丙稀/氢气)在燃烧室燃烧后被压缩/加速,喷向工件基体表面 形成涂层的技术（实质是火焰喷涂+超音速）电镀 ：指利用电化学的方法在零件表面沉积一薄层 M 或合金的技术化学镀 ：在无外加电流时含有欲镀 M 离子的溶液在还原剂的作用下使 M 离子还原成 M 而沉积在制品表面的方法。镀液的分散能力 ：镀液使镀件表面获得均匀镀层的能力深镀能力 ：电镀时对复杂镀件整个表面被覆盖的程度，亦称覆盖能力溅射镀 ：指用高能粒子轰击靶表面,使撞击出的原子或分子沉积在基材表面形成薄膜离子镀 ：离子镀就是在镀膜的同时，采用带能离子轰击基片表面和膜层的镀膜技术。同质外延 ：是指在单晶基体上成长出位向相

5、同的同类单晶体异质外延 ：是指在单晶基体上成长出具有共格或半共格联系的异类单晶体PVD：在真空条件下，以各种物理方法产生和原子或分子沉积在基材上，形成薄膜或涂层CVD：利用含有薄膜元素的一种或几张气相化合物、单质气体，在衬底表面上令其进行化学反应，生成固体薄膜的方法磷化 ：金属表面与稀磷酸以及磷酸盐溶液接触而形成磷化膜的过程发蓝 ：钢铁的化学氧化俗称发蓝处理阳极氧化 ：金属或合金的电化学氧化微弧氧化 ：通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面靠弧光放点的高温高压的环境中，生长出陶瓷膜层激光熔覆 ：通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，

6、在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层激光合金化 ：激光表面会自化，是激光束与材料表面互相作用，使材料表面发生物理冶金和化学变化，达到表面强化的方法激光淬火 ：激光淬火是利用激光将材料表面加热到相变电以上，随着材料自身冷却，奥氏体转变为马氏体，从而使材料表面硬化的淬火技术激光表面熔凝 ：利用高能激光束加热材料，使其表面薄层快速熔化和凝固的过程 二、问答题1、表面工程技术目的与分类？重点发展方向 ？答：目的：1：提高材料抵御环境作用能力 2：赋予材料表面某种功能特性 3：实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件等分类：1：表面改性（表面组织转化、表面涂镀、表面合金化） 2：表面加工（表面微

7、细加工、表面三维成型加工、表面合成新材料）发展方向：离子技术、激光技术、复合技术2、表面净化的主要方法答：离子溅射法、真空退火法、表面预处理3、常见固体界面答：1：固相晶粒尺寸和微观结构差异形成的界面；2：固相组织或晶体结构差异形成的界面；3：固相宏观差异形成的界面 4、物理吸附与化学吸附答：物理吸附：由范德华力所引起的,吸附力弱,无选择性,不需要吸附活化能,在低温下即可发生,吸附层的结构与吸附分子基本相同； 化学吸附：由化学键力所引起的,吸附力强,具有选择性,需要吸附活化能,在较高温度下发生,吸附层的结构为新的化合态。5、莱宾杰尔效应及其特征答：定义：因环境介质影响及表面自由能减少导致固体强

8、度、塑性降低的现象特征：只要少量表面活性物质即可产生效应;具有选择性特征;作用很迅速;影响是可逆的;需要拉应力和表面活性物质同时起作用6.磨粒磨损的主要类型及特征 。答： 低应力磨粒磨损 特征：材料表面上出现短的沟槽高应力磨粒磨损 特征：表面上发生深擦伤,出现塑性变形,由于粒子压入引起的磨损 犁沟磨损 特征：由于重复冲击从材料表面上凿出较大的颗粒切削抛光磨损 特征：这种磨损使表面逐渐剥落,最后零件尺寸减薄以致报废表面无明显擦伤/断裂或塑性变形 一般在粒子粒度多角形圆形； 当磨粒在某一临界尺寸以下时,材料的体积磨损率随磨粒尺寸增加而增加当磨粒超过这一临界尺寸时,材料磨损率增幅显著降低）2)材料力

9、学性能与微观组织 材料的耐磨性能主要取决于其硬度,尤其是磨损后的表面硬度。同等硬度:奥氏体/贝氏体的耐磨性 珠光体和马氏体钢中夹杂物和内部缺陷使表面容易产生剥落/开裂而降低耐磨性3)工况和环境条件 主要指工作速度/载荷/磨损距离/磨粒冲击角/以及环境湿度/温度和腐 蚀介质等条件对磨损过程的影响8. 粘着磨损的主要类型及影响因素答：类型： 微动磨损 撕脱磨损 咬死 擦伤 影响因素：润滑条件或环境 a）良好的润滑条件是降低粘着磨损的重要保障b)金属摩擦副在真空中的粘着磨损远大于普通大气环境的磨损硬度 纯金属和加工硬化率低的单相合金组成的摩擦副易发生粘着晶体结构和晶体互溶性 a)摩擦系数方面:密排六

10、方465)使渗层塑性降低,锌锅寿命缩短；低的 T (9时，非晶态性能的影响：低 P(2-5%)：硬度高，耐磨，孔隙率稍高；中 P(6-9%)：硬度高于高 P，孔隙率低于低 P，外观光亮高 P (10%)：优良的耐蚀性；热处理后硬度高应用：模具工业中应用（保证硬度和耐磨性，且有固体润滑的效果） 石化工业中的应用汽车工业中的应用（耐磨性镀层、塑胶制品电镀前处理）35、复合镀的基本方法？化学镀与电镀镍基复合材料镀层的工艺比较答：定义：在电镀或化学镀溶液中加入非水溶性固体微粒,并使其与主体 M 一起沉积在基材 上的镀覆工艺 方法：弥散沉积法 :使微粒弥散悬浮在镀液中与 M 离子一起共沉积沉积共析法:让

11、大或重的粒子先沉积于基材表面,然后通过析出的 M 填补粒子间隙.比较： 1.为获得一定量的复合微粒，化学镀镀液中微粒含量为低浓度，而电镀则要求高浓度；（化学镀的复合率高） ；2. 电镀时添加表面活性剂可提高复合量，而化学镀添加表面活性剂对复合率无影响；3. 对形状复杂的零件，化学镀可获得均匀的镀层，而电镀时，厚度和复合率都与电流密度有关，会造成复合率的不均匀性； 4. 镀层的基体成分不同：化学镀为 Ni-P 或 Ni-表面，而电镀为 N36、离子镀的基本原理及特点答：原理：借助于一种惰性气体的辉光放电使金属或合金的蒸汽离子化，离子经电场加速而 沉积在带负电荷的基体上。 特点：结合力高 均镀能力

12、强 可以获得合金或化合物,基体材料和镀膜材料 可以广泛搭配 沉积速度快且无公害37、离子镀 Al 取代电镀 Cr 的可行性分析答：类型特征 电镀 离子镀 Al硬度/HV外观厚度/um速度污染基体温度可镀层范围特征用途结合强度成本设备投资批量性生产镀 Cr 小于 800白 光洁6-10慢有污染几十度纯金属及合金各 20 种左右抗蚀、耐磨、装饰、润滑镀层机械结合 不牢固低低（几万元）适合镀 AlN 大于 1500白 光洁3-12快无污染300-500 度各种复合涂层能做金属及各种复合镀层价键结合，牢固低高（几十万元）适合（做好夹具设计）38、 CVD 常用的化学反应类型？设计制备梯度膜 Ti/Ti

13、N 的反应式答：（1）热分解或高温分解反应 （2）还原反应 （3）氧化反应（4）水解反应 （5）沉积难熔的碳化物或氮化物（6）合成、综合反应，生成半导体薄膜 （7）基体直接参与反应39、 与普通 CVD 相比， PCVD 有何特点？答：沉积 T 低;可在不耐高温的材料上实现沉积；膜与基材结合力高,成膜速度快；可制膜层材料范围广40、 PVD 和 CVD 两种工艺的对比答：（1）工艺温度高低是 CVD 和 PVD 之间的主要区别。 （CVD 的温度高）（2）结合强度（CVD 的更好些） （3）绕镀性（CVD 的更好些） （4）薄膜厚度（CVD 镀层往往厚度在 7.5m 左右，PVD 镀层厚度通常

14、在 25m。 ） （5） CVD存在副产物的污染（6）成本：（采用 PVD 要比 CVD 代价高）41、磷化膜的形成机理答：钢铁件浸入磷化液，钢铁工件是钢铁合金，在磷酸作用下，Fe 和 FeC3形成无数原电池，在阳极区，铁开始熔解为 Fe2+，同时放出电子。在钢铁工件表面附近的溶液中 Fe2+不断增加，当 Fe2+与 HPO42-，PO43-浓度大于磷酸盐的溶度积时，产生沉淀，在工件表面形成磷化膜。42、 Al 表面着色的主要方法答：1 电解着色法（电镀。铝件作阳极，铁作阴极，用碳酸氢钠作电解液进行电解）2 化学着色法 3 自然着色法 4 粉末喷涂着色法。43、阳极氧化和微弧氧化后结构与性能的

15、差异？答：阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，良好的耐热性 ，优良的绝缘性 ，增强了抗腐蚀性能。 微弧氧化处理后的铝基表面陶瓷膜层具有硬度高（HV1200） ，耐蚀性强（CASS 盐雾试验480h） ，绝缘性好（膜阻100M） ，膜层与基底金属结合力强，并具有很好的耐磨和耐热冲击等性能。44、激光淬火层的组织及影响淬硬层性能的主要因素答：原始组织为细片状珠光体、回火马氏体或奥氏体的工件，激光淬火后得到的硬化层较深；而原始组织为球状珠光体的工件只能得到较浅的硬化层；原始组织为淬火太的基材激光淬火以后硬度最高，硬化层也最深。45、激光熔覆的特点及与激光合金化的比较答：激光合金化特点：以基体为溶剂合金化元素为溶质形成合金层。激光熔覆特点：同其他表面强化技术相比：冷却速度快；热输入和畸变较小，涂层稀释率低，与基体呈冶金结合；能进行选区熔覆，材料消耗少，具有卓越的性能价格比；光束瞄准可以使难以接近的区域熔覆。