《表面工程学》复习资料

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1、--《表面工程学》复习资料1.表面工程技术：指为了满足特定的工程需求，是材料或零部件表面具有特殊的成分，结构和性能的化学，物理方法。 2.表面工程技术分类：（1）表面改性技术（2）表面微细加工技术（3）表面加工三维成型技术（4）表面合成新材料技术。 表面：一般将固相和气相之间的分界面称为表面。界面：把固相之间的分界面称为界面 3.典型的固相表面：（1）理想表面，（2）洁净表面与清洁表面（3）机械加工表面（4）一般表面。 ----4.典型固体界面：界面指两个块体相之间的过渡区①空间尺度——原子间力作用影响范围大小②状态——材料和环境条件特征。（1)基于固相晶粒尺寸和微观结构差异形

2、成的界面（比尔比层：离表面约5nm的区域内，点阵发生强烈畸变，形成的厚度约1~100nm的晶粒极微小的微晶层。它具有粘性液体膜似的非晶态外观，不仅能将表面覆盖的很平滑，而且能流入裂缝或划痕等表面不规则处；下面为塑性流变层）（2）基于固相组织或晶体结构差异形成的界面（3）基于固相宏观或成分差异的界面。 宏观成分差异形成的界面：冶金结合界面、扩散结合界面、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。 5.吸附对材料力学性能的影响——莱宾杰效应：许多情况下，由于环境介质的作用，材料的强度，塑性，耐性，耐磨性等力学性能大大降低，产程原因：（1）不可逆转物理过程与物理化学

3、过程引起的效应（2）可逆物理过程和可逆物理化学过程引起的效应，这些过程下降，固体表面自由能，并不同程度地改变材料本身的力学性能。这种因环境介质的影响及表面自由能减少导致固体强度，塑性降低的现象，称为莱宾杰尔效应。 特征：（1）环境介质的影响有很明显的化学特征。(2)只要很少的表面活性物质就可以产生莱宾杰尔效应。（3）表面活性熔融物的作用十分迅速（4）表面活性物质的影响可逆（5)莱宾杰尔效应的产生需要拉应力和表面活性物质同时起作用。 ----本质：是金属原子对活性介质的吸附，使表面原子的不饱和键得到补偿，使表面能降低，改变表面原子间的相互作用，使金属表面的强度降低。 实际意义：（

4、1）此效应提高金属加工效率（2）应注意避免因此效应所造成的材料早期破坏。 7.磨粒磨损：一个凸起硬面和另一表面接触，或者在两个摩擦面之间存在或嵌有硬颗粒，在相对运动中导致材料迁移。影响因素：（1）磨粒硬度，形状和粒度的影响（2）材料力学性能与微观组织的影响（3）工况和环境条件的影响。 8.粘着磨损：摩擦面相对滑动时，固相焊合点撕裂，断裂导致材料迁移。 ----9.提高耐磨性的途径：（1）工程结构的合理设计①产品内部设计必须合理，在满足条件下，尽量降低对磨材料的交互作用力②设计时应对零件的重要性、维修的难易程度、产品成本、使用特点、环境特点等预先进行综合分析（2）零件磨损机理预测

5、，分析和耐磨材料的选择（3）材料表面耐磨与减磨处理①使表面具有良好的力学性能，如高硬度，高韧度。②设法降低材料表面的摩擦系数。 10.电化学腐蚀：指金属在导电的液态介质中因电化学作用导致的腐蚀，在腐蚀过程中有电流的产生。保持氧化膜的必要条件是：新生成的氧化物摩尔体积V氧化物=M’/(xD)必须大于氧化物消耗掉的金属的摩尔体积V金属=M/ρ 11.钝化：这种由于金属表面状态的改变引起金属表面活性的突然变化，使表面反应速度急剧降低的现象。 12.两种理论：（1）成相膜理论（处于介质中的金属表面能生成一层致密的，覆盖良好的保护膜）（2）吸附理论（不一定要形成完整的钝化膜才会引起金属表

6、面钝化，只要金属的部分表面上形成氧原子吸附层，就可以产生钝化） 两种理论区别：成像膜理论强调了钝化层的机械隔离作用，吸附理论认为主要是吸附层改变了金属表面的能量状况，使金属不饱和键趋于饱和，降低了金属表面的化学活性，造成钝化    ----活化：钝化的相反过程，消除金属表面的钝化状态：金属表面净化、增加金属表面的化学活性区。 13.化学脱脂：利用碱与油脂类起化学反应来去除材料表面的油污（操作简便、脱脂能力强，安全可靠、易实现自动化） 14.化学浸蚀：采用酸与金属材料表面的绣，氧化皮及其他腐蚀产物起反应，使其溶解度下降而除去的工艺（浸蚀速度快，生产效率高，不受工件形状限制，浸蚀彻

7、底，劳动强度低，操作方便，易于实现机械化，自动化生产） 化学浸蚀的一般工艺工程：脱脂-冷水洗（2次）-化学浸蚀-水洗-中和-水洗 15.表面淬火技术：采用特定热源将钢铁表面快速加热到Ac3或Ac1之上，然后使其快冷却并发生M相变，形成表面强化层的工艺过程。组织：淬硬区（温度高于AC3），过渡----区(AC3~AC1)，心部组织（原始组织，小于AC1）。性能：表面淬火层硬度比普通淬火工艺的高2~5HRC，淬火后工件耐磨性更好。此外，表面淬火还可以再零件表面产生正压力，抑制裂纹的萌生和扩展，提