材料表面技術

1、第一章1固體材料的界面一般分為哪三種，各自的含義分別是什么？1）表面固體材料與氣體或液體的分界面。2）晶界（或亞晶界）多晶體內(nèi)部成分、結構相同而取向不同晶粒（或亞晶）之間的界面。3）相界面: 固體材料中成分、結構不同的兩相之間的界面。相界面有三類，如固相與固相的相界面（ss）；固相與氣相之間的相界面（sV）；固相與液相之間的相界面（sL）。2.什么是表面改性？什么是表面加工？二者有什么區(qū)別？表面改性用機械、物理和化學的方法，改變材料表面的形貌、化學成分、相組成、微觀結構、缺陷狀態(tài)或應力狀態(tài)。表面加工通過物理化學方法使金屬表面的形貌發(fā)生改變，但不改變金屬表面的金相組織和化學成分，如：表面微細加工

2、、拋光、蝕刻、整體包覆第二章1.什么是清潔表面，什么是實際表面，二者具有怎樣的研究意義？清潔表面是指不存在任何吸附、催化反應、雜質擴散等物理化學效應的表面。這種清潔表面的化學組成與體內(nèi)相同，但周期結構可以不同于體內(nèi)。在材料實際應用過程中，材料表面是要經(jīng)過一定加工處理(切割、研磨、拋光等)，材料又在大氣環(huán)境(也可能在低真空或高溫)下使用。材料可能是單晶、多晶、非晶體。這類材料的表面稱為實際表面。2.什么是理想表面？特點是什么？對于沒有雜質的單晶，作為零級近似可將其清潔表面理想為一個理想表面。這是一種理論上的結構完整的二維點陣平面。忽略了晶體內(nèi)部周期性勢場在晶體表面中斷的影響，忽略了表面原子的熱運

3、動、熱擴散和熱缺陷等，忽略了外界對表面的物理化學作用等。這種理想表面作為半無限的晶體，體內(nèi)的原子的位置及其結構的周期性，與原來無限的晶體完全一樣二維結晶學的角度分析，單晶材料的清潔表面原子有什么特點，其趨于能量最低的穩(wěn)定狀態(tài)主要采取哪兩種方式？對于沒有雜質的單晶，作為零級近似可將其清潔表面理想為一個理想表面。這是一種理論上的結構完整的二維點陣平面。(1)自行調(diào)整，表面處原子排列與內(nèi)部有明顯不同；(2)靠外來因素，如吸附雜質、 生成新相等。4.根據(jù)表面原子排列，清潔表面又可分為哪三種，這三種表面分別呈現(xiàn)什么特點？根據(jù)表面原子的排列，清潔表面又可分為臺階表面、弛豫表面、重構表面等。 臺階表面不是一

4、個平面，它是由有規(guī)則的或不規(guī)則的臺階的表面所組成。由于固相的三維周期性在固體表面處突然中斷，表面上原子產(chǎn)生的相對于正常位置的上、下位移，稱為表面弛豫。重構是指表面原子層在水平方向上的周期性不同于體內(nèi)，但垂直方向的層間距則與體內(nèi)相同。5.什么是吸附表面，什么是偏析表面？吸附表面有時也稱界面。它是在清潔表面上有來自表面周圍空間吸附在表面上的質點所構成的表面。不論表面進行多么嚴格的清潔處理，總有一些雜質由體內(nèi)偏析到表面上來，從而使固體表面組成與體內(nèi)不同，稱為表面偏析。6.什么是表面粗糙度，它和波紋度，宏觀幾何形狀誤差有何不同？表面粗糙度是指加工表面上具有的較小間距的峰和谷所組成的微觀幾何形狀特性。表

5、面粗糙度與波紋度、宏觀幾何形狀誤差不同的是：相鄰波峰和波谷的間距小于1mm，并且大體呈周期性起伏。與液體相比：1）固體的表面自由能中包含了彈性能。表面張力在數(shù)值上不等于表面自由能。2）固體的表面張力是各向異性的。3）實際固體的表面絕大多數(shù)處于非平衡狀態(tài)，決定固體表面形態(tài)的主要是形成固體表面時的條件以及它所經(jīng)歷的歷史，而表面張力的影響變得次要。 4）固體的表面自由能和表面張力的測定非常困難。 第三章1.什么是電鍍，電鍍分哪兩種？電鍍是指借助外界直流電的作用，利用電解原理，使導電體(例如金屬)的表面沉積一層金屬或合金層。分為有槽電鍍和無槽電鍍？有槽電鍍即：將零件作為陰極放在含有欲鍍金屬的鹽類電解質

6、溶液中，并使陽極的形狀符合零件待鍍表面的形狀，通過電解作用而在陰極上（即零件）發(fā)生電沉積現(xiàn)象形成電鍍層。3分析說明電鍍反應中的基本反應？陽極金屬失去電子變?yōu)殡x子溶于電解液中，即發(fā)生氧化反應；M-neMn+陰極附近的離子獲得電子而沉積于零件表面，即發(fā)生還原反應。M n+neM4電鍍之前需要對材料進行預處理，其中脫脂（或除油）過程主要采取哪兩種方式進行，基本原理是什么？熱浸除油：利用堿劑和皂化油脂的皂化作用去除金屬表面的污垢和氧化物，其必需具備濕潤、滲透、分散及乳化效果。電解除油：利用電解原理，陰極產(chǎn)生氫氣將金屬還原（不銹鋼板），陽極產(chǎn)生氧氣并將污垢氧化（零件）；氣體帶動攪拌作用而將污垢脫離。 5

7、.有槽電鍍一般采取什么樣的活化方式，活化的目的是什么？活化可將金屬表面的氧化物、鹽加以去除，使金屬表面容易與后續(xù)電鍍金屬緊密結合一般在弱酸中侵蝕一定時間進行鍍前活化處理6.舉出電鍍的兩種鍍后處理工藝，并簡要說明鈍化處理是指在一定的溶液中進行化學處理在鍍層上形成一層堅實致密的穩(wěn)定性高的薄膜的表面處理方法。鈍化使鍍層耐蝕性大大提高并能增加表面光澤和抗污染能力。這種方法用途很廣鍍Zn,Cu等后都可進行鈍化處理。除氫處理有些金屬(如Zn）在電沉積過程中除自身沉積出來外還會析出一部分氫這部分氫滲入鍍層中使鍍件產(chǎn)生脆性甚至斷裂稱為氫脆。為了消除氫脆往往在電鍍后使鍍件在一定的溫度下熱處理數(shù)小時稱為除氫處理。

8、7.設計通過有槽電鍍進行電鍍鋅處理的裝置，畫出示意圖，寫出基本的電鍍反應。分析電鍍鋅過程中產(chǎn)生清脆的原因，并指出解決途徑陽極發(fā)生金屬的溶解反應： Zn = Zn2+ + 2e陰極發(fā)生金屬的沉積反應： Zn2+ + 2e = ZnZn22e Zn (主反應) He H2 (副反應) 造成析氫的吸附，形成內(nèi)應力，引起氫脆，所以鍍鋅后要進行加熱處理，通常在200加熱2小時，來消除氫脆和內(nèi)應力。8從電化學角度分析在鋼鐵表面鍍鋅和鍍銅分別起什么作用，二者有何不同鐵的活潑性介于鋅和銅之間，比如鍍銅，因為銅的化學性質比鐵穩(wěn)定，所以能阻止空氣當中的氧對鐵的氧化。鍍鋅，因為鋅的的化學性質比鐵的活潑，有鋅在鐵的表

9、面，空氣當中的氧會先氧化鋅，鋅起到一個墊底的作用。電鍍在陰極上同時沉積出兩種或兩種以上金屬，形成結構和性能符合要求的鍍層的工藝過程，稱為合金電鍍。10.實現(xiàn)金屬共沉積需要滿足哪兩個條件，要是兩種金屬析出電位足夠接近，可采取什么措施組成合金鍍層的金屬中，至少有一種金屬能單獨從其鹽的水溶液中沉積出來。兩種金屬的析出電位要十分接近。改變鍍液中金屬離子的濃度 ，采用絡合劑， 采用適當?shù)奶砑觿?11.什么是復合電鍍，復合電鍍中使用的固體微粒主要有哪兩類？在鍍覆溶液中加入非水溶性的固體微粒，使其與主體金屬共同沉積形成鍍層的電鍍工藝稱之為復合電鍍，所得鍍層稱為復合鍍層。提高鍍層耐磨性的高硬度、高熔點的微粒；

10、提高鍍層自潤滑特性的固體潤滑劑微粒。12.什么是非金屬電鍍，實現(xiàn)非金屬材料的電鍍最關鍵的工藝是什么？非金屬電鍍是指對塑料、玻璃、陶瓷、纖維等非金屬制品電鍍。非金屬電鍍的關鍵工藝是表面金屬化，使非金屬基體上生成導電層以便進行導電。表面金屬化的方法有化學鍍法、噴涂法、燒滲銀法和涂刷法等。13.無槽電鍍技術中電鍍所需的電鍍液由什么提供？無槽電鍍預處理過程中活化處理采取什么方式14.什么是化學鍍，化學鍍與電鍍的區(qū)別？化學鍍是指在沒有外電流通過的情況下，利用化學方法使溶液中的金屬離子還原為金屬并沉積在基體表面，形成鍍層的一種表面加工方法?；瘜W鍍不需要外電源，設備簡單、操作容易，可用于各種基體，如：金屬（

11、鋼、鋁、鎂等）、非金屬（陶瓷、塑料、木材等）及半導體等。均鍍能力和深鍍能力好，無論工件如何復雜（深孔、凹槽、盲孔等），只要采取適當?shù)募夹g措施，均可得到均一的鍍層。鍍層晶粒細、空隙小，力學性能、物理性能和化學性能優(yōu)良。如具有很好的耐腐蝕性（某些性能優(yōu)于不銹鋼）、耐磨性和硬度，低磷鍍層有很好的電磁性，而高磷鍍層有很好的非磁性。15.簡要說明化學鍍的基本原理，該原理與電鍍的基本原理的區(qū)別被鍍件浸入鍍液中，化學還原劑在溶液中提供電子使金屬離子還原沉積在鍍件表面：Mn+neM其實質是化學氧化還原反應，有電子轉移、無外電源的化學沉積過程。化學鍍所需的電子是通過化學反應直接在溶液中產(chǎn)生的，而電鍍所需的電子是

12、通過外加電源獲得的16.什么是置換鍍，置換鍍所得涂層的特點？以電位較負的金屬工件浸在電位較正的金屬的鹽溶液中，使電位較正的金屬被還原而沉積在工件表面置換鍍只能獲得較薄的鍍層。17什么是化學還原鍍，其反映機理是什么？還原鍍是在金屬的催化作用下，通過可控制的氧化還原反應而產(chǎn)生金屬沉積的過程。這種方法不是通過金屬的溶解，而是依靠還原劑的化學反應：Rn+ + MZ+ R(n+z) + M在這里還原劑Rn+被氧化成R(n+z)，而自由電子使MZ+還原，還原劑的電位應該顯著低于沉積金屬的電位。18.化學鍍的鍍液中，金屬鹽，還原劑，絡合劑，緩沖劑，穩(wěn)定劑個起什么作用濃度較低的金屬鹽 還原劑：提供電子 絡合劑

13、：控制沉積速度、抑制沉淀 緩沖劑：使鍍液的pH值保持不變 穩(wěn)定劑：提高溶液的穩(wěn)定性，并抑制自發(fā)的分解反應19簡述次磷酸鹽化學鍍鎳的原子氫態(tài)理論和電化學理論原子氫態(tài)理論H2PO2- + H2O HPO3- + 2H + H+Ni2+ + 2H Ni + 2H+H2PO2- + H H2O + OH- + P3P + Ni NiP32H H2電化學陽極反應： H2PO2- + H2O H2PO3- + 2H+ + 2e陰極反應： Ni2+ + 2e Ni H2PO2- + e 2OH- + P 2H+ + 2e H2金屬化反應：3P + Ni NiP320.以甲醛做還原劑的化學鍍銅溶液作為對象，簡

14、述化學鍍銅的原子氫態(tài)理論的和電化學理論原子氫態(tài)HCHO + OH- HCOO- + 2HHCHO + OH- HCOO- + H2Cu2+ + 2H +2OH- Cu + 2H2O電化學陽極反應：HCHO + OH- HCOO- + H2 + 2e陰極反應：Cu2+ + 2e Cu21化學鍍銅溶液由哪兩部分組成，使用時候應注意什么，為什么甲鹽，含有硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、氯化鎳的溶液 乙鹽，含有還原劑甲醛的溶液 這兩種溶液預先分別配制，在使用時將它們混合在一起。 混合時，在攪拌下將甲組徐徐加入乙組溶液中，開始可能有氫氧化銅沉淀產(chǎn)生，攪拌中會逐漸溶解，此時銅呈絡離子狀態(tài)存在。第四章

15、使金屬與特定的腐蝕液相接觸，在一定條件下發(fā)生化學反應，在金屬表面形成一層附著力良好、難溶的生成物膜層。這些膜層，或者能保護基體金屬不受水和其它腐蝕介質的影響，或者能提高有機涂膜的附著性和耐老化性，或者能賦予表面其它性能。2.簡述化學轉化膜的形成機理，該機理與電鍍和化學鍍機理有何本質區(qū)別，這使得化學轉化膜與電鍍化學鍍所得的鍍層在結合力方面有何不同金屬表層的原子與特定介質中的陰離子在一定的條件下發(fā)生化學反應，成膜的典型反應如下：mM + nAz- -> MmAn + nze其中：M表面金屬，Az-介質中價態(tài)為z的陰離子。3什么是鋼鐵的化學氧化。在工業(yè)上又被稱為什么鋼鐵在含有氧化劑的溶液中進行

16、化學處理，可在其表面生成一層 0.5 1.5 m 厚的均勻致密的以 Fe3O4 為主的氧化膜，稱為鋼鐵的化學氧化。由于 Fe3O4 膜的顏色可以從藍到黑變化，故又稱發(fā)藍或發(fā)黑處理。4.鋼鐵的高溫化學氧化和常溫化學氧化技術分別采用什么處理液，二者的處理溫度分別是多少，所得氧化膜的主要成分分別是什么高：亞硝酸鈉的濃堿性處理液，在140左右的溫度下處理15 min 90 min。磁性氧化鐵(Fe3O4)為主的氧化膜，膜厚一般只有0.5-1.5 m，最厚可達2.5 m。常：表面膜主要成分是CuSe，其功能與Fe3O4膜相似。CuSO4,亞硒酸、5.簡述鋼鐵高溫氧化的化學反映機理和電化學反映機理。化：鋼

17、鐵表面在熱堿液和氧化劑（亞硝酸鈉）的作用下生成亞鐵酸鈉：3Fe + NaNO2 + 5NaOH 3Na2FeO2 + H2O + NH3ii. 亞鐵酸鈉與溶液中的氧化劑進一步反應生成鐵酸鈉：6Na2FeO2 + NaNO2 + 5H2O = 3Na2Fe2O4 7NaOH + NH3iii. 鐵酸鈉與亞鐵酸鈉相互反應生成磁性氧化鐵：Na2Fe2O4 Na2FeO2 2H2OFe3O4 + 4NaOH電化：鋼鐵浸入電解質溶液后，即在表面形成無數(shù)的微電池，在鐵的微陽極區(qū)發(fā)生氧化反應：Fe Fe2+ + 2e在強堿性有氧化劑的溶液中，陽極區(qū)二價鐵離子轉化成三價鐵的氫氧化物6Fe2+ + NO2- +

18、 11OH- 6FeOOH +H2O + NH3在微陰極區(qū)，氫氧化鐵被還原FeOOH e HFeO2-(二價鐵)HFeO2- 和FeOOH 相互作用脫水生成磁性氧化鐵2FeOOH + HFeO2- Fe3O4 + OH- + H2O6.鋼鐵高溫氧化過程中為什么容易出現(xiàn)紅霜現(xiàn)象，可以通過什么方法消除紅霜氧化鐵的水合物在較高的溫度下，容易失去部分結晶水形成含結晶水較少的一種物質，F(xiàn)e2O3(m-n)H2O在堿液中溶解度很小，容易形成紅色的沉淀附著在氧化膜表面，出現(xiàn)生產(chǎn)中的“紅霜 ”現(xiàn)象。這是鋼鐵氧化過程中常見的故障，應盡量避免。單槽法，雙槽法8簡述鋼鐵常溫氧化機理的兩種觀點1.i. 鋼鐵進入發(fā)黑液

19、中，鋼鐵表面的鐵原子，置換溶液中的銅離子，生成的銅覆蓋在金屬表面：CuSO4 + Fe FeSO4 + Cu ii. 金屬銅進一步與亞硒酸反應，生成黑色的硒化銅表面膜 ：Cu + 3H2SeO3 2CuSeO3 + CuSe + 3H2O 2i. 除上述機理外，鋼鐵表面還可與亞硒酸發(fā)生氧化還原反應：H2SeO3 + 3Fe + 4H+ 3Fe2+ + Se2- + 3H2O ii. 生成的Se2-與Cu2+結合生成CuSe：Cu2+ + Se2- = CuSe 陽極氧化即：將金屬零件（如鋁件）作為陽極放置于適當?shù)碾娊庖褐校ㄈ缌蛩帷t酸、草酸等水溶液），在外加電流的作用下，表面生成氧化膜的方法。

20、10.如需對鋁及鋁合金材料進行陽極氧化處理，應怎么樣進行裝置設計將鋁或鋁合金的制品作為陽極，鉛作為陰極（只起導電作用），在外加電流的作用下生成氧化膜的過程，電解液一般為中等溶解能力的酸性溶液。陽極反應： H2O - 2e O + 2H+3Al + 3O Al2O3陰極反應： 2H+ + 2e H2 反應的同時還伴隨著酸對鋁及生成的Al2O3氧化膜的溶解：Al + 6H+ 2Al3+ + 3H2 Al2O3 + 6H+ 2Al3+ + 3H2O12.從微觀結構角度分析，陽極氧化鋁膜可以分為哪三層13.畫出鋁陽極氧化電壓時間曲線，并以此對陽極氧化膜形成過程進行分析ab:無孔層，電阻上升導致電壓快速

21、升高，在陽極形成連續(xù)無孔薄膜層Bc電壓下降，薄膜被酸溶解，形成多空層，b點為臨界電壓Cd氧化膜成與溶解平衡，電阻不變，電壓也不變14陽極氧化膜著色哪三種方式，各自機理無機顏料著色：物理吸附作用。色調(diào)不鮮艷，與基體結合力差，但耐曬性好 有機染料著色：物理吸附和化學反應。色澤鮮艷，顏色范圍廣，但耐曬性差。 電解著色：電化學反應。氧化膜具有良好的耐磨性、耐熱性、耐曬性，而且色澤穩(wěn)定。15.陽極氧化膜熱水封閉法，重鉻酸封閉法，水解鹽封閉法各自機理氧化膜表面和孔隙中的Al2O3和水分子結合生成水合氧化鋁。Al2O3 + H2O = 2AlO(OH) = Al2O3H2O Al2O3 + 3H2O = 2

22、AlO(OH)2H2O = Al2O33H2O 生成一水合氧化鋁，體積增大33%；生成三水合氧化鋁，體積增大100%，由于體積的增大就使膜孔封閉。氧化膜表面和微孔壁的氧化鋁與重鉻酸鉀發(fā)生化學反應生成堿式鉻酸鋁和堿式重鉻酸鋁的沉淀：2Al2O3 + 3K2Cr2O7 + 5H2O =2Al(OH)CrO4 + 2Al(OH)Cr2O7 + 6KOH 該沉淀與熱水和氧化鋁反應生成的一水合氧化鋁、三水合氧化鋁一起封閉了氧化膜的微孔鎳鹽和鈷鹽的極稀溶液在加熱條件下，被氧化膜吸附，在氧化膜的微孔中發(fā)生水解反應：Ni2+ + 2H2O Ni(OH)2 + 2H+Co2+ + 2H2O Co(OH)2 +

23、2H+ 生成的氫氧化鈷和氫氧化鎳沉積在氧化膜的微孔中，將孔封閉。熱浸鍍（簡稱熱鍍）：將工件浸在熔融的液態(tài)金屬中，在工件表面發(fā)生一系列物理和化學反應，取出冷卻后表面形成所需的金屬鍍層的方法。17簡述磷化膜形成的化學機理和電化學機理用含有Mn、Fe、Zn的磷酸二氫鹽作磷化劑，在金屬與溶液的界面，發(fā)生化學反應：M(H2PO4)2 MHPO4 + H3PO4MHPO4 M3(PO4)2 + H3PO4 可溶性的磷酸二氫鹽水解生成不溶性的磷酸氫鹽和磷酸鹽。2. 鐵在磷酸里溶解：3Fe +2H3PO4 Fe3(PO4)2 +3 H2 反應生成的不溶于水的磷酸鹽在金屬表面沉積成為磷酸鹽保護膜。陰極反應：2H

24、+ + 2e = H2 陽極反應：Fe - 2e = Fe2+Fe2+ + 2H2PO4- = Fe(H2PO4)2 Fe(H2PO4)2 = FeHPO4 + H3PO43FeHPO4 = Fe3(PO4)2+ H3PO4 同時，陽極反應生成物還有Mn3(PO4)2 Zn3(PO4)2一起結晶，形成磷化膜。18.什么是金屬鉻酸鹽處理，工業(yè)上又稱為什么把金屬或金屬鍍層放入含有某些添加劑的鉻酸或鉻酸鹽溶液中，通過化學或電化學的方法使金屬表面生成有三價鉻和六價鉻組成的鉻酸鹽膜的方法，叫做金屬的鉻酸鹽處理，也稱鈍化。過程：金屬表面氧化并以離子形式轉入溶液，同時析出氫氣。析出的氫氣促使一定數(shù)量的六價鉻

25、還原成三價，并由于界面pH值升高，使三價鉻以膠體的氫氧化鉻形式沉淀。 氫氧化鉻膠體自溶液中吸附和結合一定數(shù)量的六價鉻在金屬界面構成具有某種組成的鉻酸鹽膜。 機理：鋅浸入鉻酸鹽溶液后被溶解：Zn + 2H+ Zn2+ + H2 2. 析氫引起鋅表面的重鉻酸離子的還原：Cr2O72- + 8H+ 2Cr(OH)3 + H2O3. 上述反應使得溶液和鋅的界面pH值升高，從而生成以氫氧化鉻為主體的膠體狀的柔軟不溶性復合鉻酸鹽膜。2Cr(OH)3+CrO42-+2H+Cr(OH)3·Cr(OH)·CrO4·H2O+ H2O4. 這種鉻酸鹽膜像漿糊一樣柔軟，容易從鋅表面去掉，

26、待干燥脫水收縮后，則固定在鋅表面上形成鉻酸鹽特有的防護膜： Cr(OH)3 ·Cr(OH) ·CrO4·H2O xCr2O3·yCrO3·zH2O20.鉻酸鹽處理溶液主要組成，鉻酸鹽膜主要成分鉻酸鹽膜主要由三價鉻和六價鉻化合物，以及基體金屬或鍍層金屬的鉻酸鹽組成。在鉻酸鹽膜中，不溶性的化合物構成了膜的骨架，使膜具有一定的厚度和強度。六價鉻化合物填充在骨架空隙之中，使基體金屬鈍化并具有自愈性（自修復性）。第五章將有機涂料通過一定方法涂覆于材料或制件表面，形成涂膜的全部工藝過程，稱為涂裝。2.什么叫粘接或粘合，什么是粘涂？用膠粘劑將各種材料或制件連

27、結成為一個牢固整體的方法，稱為粘結或粘合。粘涂技術，是將特種功能的膠粘劑（通常是在膠粘劑中加入有機或無機填料，如二硫化鉬、金屬粉末、陶瓷粉末和樹脂粉末）直接涂敷于材料表面，使之具有耐磨、耐蝕、耐熱、絕緣、導電、導磁、防輻射等功能的一項新技術3什么是熱噴涂技術熱噴涂技術是采用氣體、液體燃料或電弧、等離子弧、激光等作熱源，使金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它們的復合材料等噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，通過高速氣流使其霧化，然后噴射、沉積到經(jīng)過預處理的工件表面，從而形成附著牢固的表面層的加工方法。4按照涂層加熱和結合方式分，熱噴涂可以分為哪兩種u 噴涂：涂層與基體形成機械結合，基體不

28、需熔化。u 噴熔：涂層經(jīng)再加熱重熔，涂層與基體互溶并擴散形成冶金結合。 5簡述熱噴涂技術形成涂層的過程和形成機理 噴涂材料被加熱達到熔化或半熔化狀態(tài)； 融滴霧化階段：噴涂材料熔化后，在高速氣流的作用下，熔滴被擊碎成小顆粒呈霧狀； 飛行階段：細小的霧狀顆粒在氣流的推動下向前飛行，顆粒獲得一定的動能； 在產(chǎn)生碰撞瞬間，顆粒的動能轉化成熱能付予基材，并沿預處理的凹凸不平表面產(chǎn)生變形，變形的顆粒迅速冷凝并產(chǎn)生收縮，呈扁平狀粘結在基材表面。熱噴涂過程中，最先沖擊到工件表面的顆粒變形為扁平狀，與工件表面凹凸不平處產(chǎn)生機械咬合。 后來的顆粒打在先行顆粒的表面上也變?yōu)楸馄綘?，并產(chǎn)生機械結合，逐漸堆積成涂層。涂

29、層的層狀結構：由大量相互平行的碟形粒子互相粘結而成；2. 涂層的多孔結構（孔隙率最高達25%） ：因粒子碰撞、變形和冷凝等過程的時間極短，；3. 涂層中存在氧化物/氮化物夾雜：因與空氣接觸而造成，其數(shù)量取決于熱源、材料和噴涂條件；4. 涂層的各向異性：層狀結構導致了各向異性。5. 涂層中存在殘余應力：涂層外層受拉應力；基體，有時也包括涂層的內(nèi)層受壓應力。6. 當涂層較厚或收縮率較高時，涂層中會產(chǎn)生裂紋。7.熱噴涂涂層的結合分為哪兩部分的結合，其結合強度分稱成為什么涂層的結構是被微細氧化物和孔洞層錯分隔的系列薄片材料的堆積層。9.噴容的原理是什么噴熔(或噴焊)也是利用氧-乙炔焰作熱源，用專用噴槍

30、把合金粉末加熱到熔化狀態(tài)后噴到經(jīng)預處理的零件表面上，再用火焰使涂層重新熔化后熔焊在零件表面上。電弧噴涂的基本原理是將兩根被噴涂的金屬絲作自耗性電極，連續(xù)送進的兩根金屬絲分別與直流的正負極相連接。在金屬絲端部短接的瞬間，由于高電流密度，使兩根金屬絲間產(chǎn)生電弧，將兩根金屬絲端部同時熔化，在電源作用下，維持電弧穩(wěn)定燃燒；在電弧發(fā)射點的背后由噴嘴噴射出的高速壓縮空氣使熔化的金屬脫離金屬絲并霧化成微粒，在高速氣流作用下噴射到基材表面而形成涂層。等離子噴涂法是利用等離子焰的熱能將引入的噴涂粉末加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并在高速等離子焰的作用下，高速撞擊工件表面，并沉積在經(jīng)過粗糙處理的工件表面形成很薄的涂層。

31、涂層與母材的結合主要是機械結合。熱浸鍍（簡稱熱鍍）：將工件浸在熔融的液態(tài)金屬中，在工件表面發(fā)生一系列物理和化學反應，取出冷卻后表面形成所需的金屬鍍層的方法。13.按前處理的不同，熱浸鍍可以分為哪兩種Ø 熔劑法Ø 保護氣體還原法14.溶劑法熱浸鍍預處理過程中進行溶劑處理的目的是什么，可以采取哪兩種方式，分別如何進行u 熔劑處理除去工件尚未完全洗掉的鐵鹽和酸洗后又被氧化的氧化皮，清除熔融金屬表面的氧化物和降低熔融金屬的表面張力，同時使工件與空氣隔離而避免重新氧化。有兩種方法：Ø 熔融熔劑法：將工件在熱浸鍍前先通過熔融金屬表面的一個專用箱中的熔融熔劑層進行處理。該熔劑是

32、氯化銨或氯化銨與氯化鋅的混合物。Ø 烘干熔劑法：將工件在熱浸鍍前先浸入濃的熔劑（600g/L-800g/L氯化鋅+60g/L-100g/L氯化銨)水溶液中，然后烘干15.保護器還原發(fā)熱浸鍍典型的生產(chǎn)工藝通稱是什么，突出特點是什么，如何進行鋼材先通過用煤氣或天然氣直接加熱的微氧化爐，鋼材表面的殘余油污、乳化液等被火焰燒掉，同時被氧化形成氧化膜； 鋼材進入密閉的通有氫氣和氮氣混合而成的還原爐，在輻射管或電阻加熱下，使工件表面氧化膜還原為適合于熱浸鍍的活性海綿鐵，同時完成再結晶過程； 鋼材經(jīng)還原爐的處理后，在保護氣氛中被冷卻到一定溫度，再進入熱浸鍍鍋。u 鍍后處理Ø 用離心法或擦

33、拭法去除工件上多余的液滴。 Ø 對熱浸鍍后的工件進行水冷，從而抑制金屬間化合物合金層的生長。17.什么是熱浸鍍鋅。簡述鍍鋅層的形成過程熱浸鍍鋅是將鋼鐵浸泡在高溫的鋅溶液中，使鋼鐵表面被鋅裹覆，再利用鋅對鋼鐵的隔離與陽極犧牲作用，達到防蝕效果。 鐵基表面被鋅液溶解形成鐵鋅合金相層； 合金層中的鋅原子進一步向基體擴散，形成鋅鐵固溶體； 合金層表面包裹著一薄層鋅。干法熱鍍鋅 將預處理后表面清潔的鋼材首先放在單獨的熔劑槽內(nèi)進行熔劑處理、烘干，然后將帶有干燥熔劑層的鋼材浸入到熔融鋅液中進行熱鍍。這時，在熔融鋅和鋼基體表面之間發(fā)生浸潤、溶解、化學反應和擴散過程，并在鋼基體表面形成合金層。(2)

34、氧化還原法熱鍍鋅 先使鋼材通過爐溫為440-460的氧化性氣氛的預熱爐，然后再將鋼材送進還原性氣氛的爐中。在此，鋼材表面上的氧化鐵皮還原，并把鋼材加熱到規(guī)定的溫度，接著再將鋼材浸入約440-460溫度的鋅液中進行鍍鋅。 第六章表面改性是指采用某種工藝手段使材料表面獲得與其基體材料不同的組織結構、性能的一種技術。2.什么是表面強化，什么是噴完強化處理，砂丸材料一般是什么表面強化是使金屬表面在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，使表層金屬組織結構發(fā)生改變，從而提高零件性能的一種加工方法。噴丸處理是利用高速噴射出的砂丸和鐵丸，對工件表面進行撞擊，使之產(chǎn)生形變硬化層并引進殘余壓應力，以提高零件的部分力學性能和改變

35、表面狀態(tài)的工藝方法。噴丸通常是直徑為的砂?；蜩F丸。砂粒的材料多為Al2O3或SiO2。表面處理的效果與丸粒的大小、噴射速度和持續(xù)時間有關。3.什么是表面熱處理，什么是表面淬火，表面淬火的目的是什么表面熱處理是指僅對零部件表層加熱、冷卻，從而改變表層組織和性能而不改變成分的一種工藝，是最基本、應用最廣泛的材料表面改性技術之一。 表面淬火：將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，使工件表面獲得一定深度的淬火組織，而心部仍保持未淬火狀態(tài)組織的熱加工工藝。 目的 ： 提高表面硬度，保持心部良好的塑韌性。4簡述表面熱處理的原理當工件表面層快速加熱時，工件截面上的溫度分布是不均勻的，工件表層溫度高且由

36、表及里逐漸降低。如果表面的溫度超過相變點以上達到奧氏體狀態(tài)時，隨后的快冷可獲得馬氏體組織，而心部仍保留原組織狀態(tài)，從而得到硬化的表面層，即通過表面層的相變達到強化工件表面的目的。5.什么是感應淬火，簡述感應加熱的物理過程利用感應電流通過工件所產(chǎn)生的熱量，使工件表層、局部或整體加熱并快速冷卻的淬火。 6.感應淬火透入深度的定義是什么，寫出表達式，表明式中每個字母的含義7.硬化層深度與感應電流透入深度相比成什么關系，為什么8.感應加熱表面淬火得到什么金相組織，表面性能成什么特點表面的溫度超過相變點以上達到奧氏體狀態(tài)時，隨后的快冷可獲得馬氏體組織，而心部仍保留原組織狀態(tài)，工件表層存在殘余壓應力，因而

37、疲勞強度較高。工件表面質量好。這是由于加熱速度快，沒有保溫時間，工件不易氧化和脫碳，且由于內(nèi)部未被加熱，淬火變形小?；鹧婕訜岽慊鹗抢醚跻胰玻ɑ蚱渌扇細怏w，如煤氣氧等）火焰直接加熱工件表面，然后立即噴水冷卻的工藝。10什么是金屬表面的化學熱處理將金屬工件放入一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝叫做化學熱處理。1.將工件置于含有滲入元素的活性介質中加熱到一定溫度；2. 活性介質分解(包括活性組分向工件表面擴散以及界面反應產(chǎn)物向介質內(nèi)部擴散)并釋放出欲滲入元素的活性原子；3. 活性原子被表面吸附并溶入表面；4. 溶入表面的原子向金屬表層

38、擴散滲入形成一定厚度的擴散層，從而改變表層的成分、組織和性能。1形成單相固溶體2. 形成化合物3. 化學處理后，同時存在固溶體、化合物的多相滲層13什么是滲碳，對工件進行滲碳的目的是什么滲碳通常是指向低碳鋼制造的工件表面滲入碳原子，使工件表面達到高碳鋼的含碳量。表面層含碳量以0.85-1.05%為最好。目的：表面硬度、耐磨性 ，心部保持一定的強度和塑、韌性。14.什么是氣體滲碳，工業(yè)上氣體滲碳一般如何進行，寫出起反映機理并說明在含碳的氣體介質中，通過調(diào)節(jié)氣體滲碳氣氛來實現(xiàn)滲碳目的。 將工件放入密封的加熱爐中，加熱到臨界溫度以上（通常為900930 ），按一定流量滴入液體滲碳劑（如煤油、苯、甲醇

39、、丙酮等），并使之分解, 分解產(chǎn)物有CnH2n和CnH2n+2, 在鋼的表面發(fā)生如下的反應：CnH2n nH2 + nCCnH2n+2 (n+1)H2 + nC 從而提供活性碳原子，吸附在工件表面并向鋼的內(nèi)部擴散而進行滲碳。C為初生碳或活性碳采用固體滲碳劑：碳粒+碳酸鹽 BaCO3 BaO+CO2 C（碳粒）+ CO2 2CO 2CO C + CO216.什么是液體滲碳，滲碳鹽浴的主要組成有哪些液體滲碳是將被處理的零件浸入鹽浴滲碳劑中，通過加熱使?jié)B碳劑分解出活性的碳原子來進行滲碳。滲碳鹽浴一般由三部分組成：1. 加熱介質，通常為NaCl和BaCl2或NaCl和KCl混合鹽。2. 活性碳原子提供

40、物質，常用的是劇毒的NaCN或KCN。3. 催滲劑，常用的是占鹽浴總量5-30%的碳酸鹽(Na2CO3或BaCO3)。 17.什么是滲氮，滲氮的目的是什么，滲氮處理后在工件表面得到什么組織滲氮是在含有氮的介質中，將工件加熱到一定溫度，鋼的表面被氮原子滲入的工藝方法。氮化的目的：提高工件的表面硬度、耐磨性、疲勞強度和耐蝕性。u 氮化組織：鋼件表面形成一層陶瓷層 AlN、MoN 、VN、 TiN 。18.與滲碳相比，滲氮技術有什么特點（了解）19.簡述氣體滲氮原理，寫出反應式原理：把需滲氮的零件放入密封滲氮爐內(nèi)，通入氨氣，加熱至400-600，氨發(fā)生以下反應：400600 2NH3=3H2+ 2N

41、 活性N原子被鋼吸收后，在表層形成氮化物。原理在真空容器中，通入10托（1托）的NH3或N2、H2混合氣體，以容器的殼壁為陽極，以被處理工件為陰極，通入幾百伏上千伏的可控直流電，產(chǎn)生等離子體；電子移向陽極，正離子移向陰極；N+以極高的速度轟擊零件，動能轉化為熱能加熱工件，部分N+被工件表面吸收，并向內(nèi)層擴散。21.什么是碳氮共滲，基本原理是什么氰化：向零件表面同時滲入C、N 原子的過程。原理：NH3 + CO HCN + H2O NH3 + CH4 HCN + 3H2 2HCN H2 + C + N22.什么是激光表面處理，起典型特點是什么激光表面處理：用能量密度極高的激光束來照射金屬基體表面

42、，從而改變表面層的成分和顯微結構，達到提高表面性能的目的，以適應工程對基體材料的要求。u 高方向性：激光光束的發(fā)散角可以小于一到幾個毫弧度，可以認為光束基本上是平行的。 u 高亮度性： 激光本身就具有極高的能量密度，經(jīng)過聚焦以后，焦斑中心的溫度可達到幾千到幾萬度，只有電子束的功率密度才能和激光相比擬。 u 高單色性：激光具有相同的位相和波長，所以單色性好。 u （熱處理復習書上有。這個感覺好像不對）23簡述激光加熱金屬的過程該過程是光和熱的轉變過程，是通過光子與金屬的自由電子相碰撞使電子的能量提高，從而轉化成晶格的熱。以高能量的激光束快速掃描工件，使材料局部小區(qū)域內(nèi)表面極薄一層快速吸收能量而使

43、溫度急劇上升（升溫速度可達104106/s），此時工件基體仍處于冷態(tài)；激光離去后，局部區(qū)域內(nèi)的熱量迅速傳遞到工件其它部位，冷卻速度可達105/s以上，使該局部區(qū)域在瞬間進行自冷淬火，得到馬氏體，材料表面發(fā)生相變硬化。25.什么是激光表面熔覆，激光表面合金化激光表面熔覆是指利用激光加熱基材表面以形成一個較淺的熔池，同時送入預定成份的合金粉末一起熔化后迅速凝固；或者是將預先涂敷在基材表面的涂層與基材一起熔化后迅速凝固，以得到一層新的熔覆層。激光表面合金化是指在高能激光束作用下，將一種或多種合金元素與基材表面快速熔凝，使材料表層獲得具有預定的高合金特性的技術。電子束以極高的速度轟擊工件表面，能使工件表面以30005000/s的速度急速升溫，在極短時間內(nèi)（1/31/5s）達到1000，使之達到奧氏體狀態(tài)，但工件表層以下，以及沒有受到電子束轟擊的區(qū)域溫度末變，處于冷態(tài)。當電子束離開后，表層的熱量向冷態(tài)的基體傳導而以很快的速度（大于臨界冷速）冷卻，完成工件表層“自冷”淬火。27.什么是離子注入表面改性，其基本原理是什么n 離子注入是將所需物質的離子在電場中加速后高速轟擊工件表面使之注入工件表面一定深度的真空處理工藝，也屬于PVD范圍。將待注入元素的原子在離子