表面工程技術-緒論

表面工程技術---緒論HarbinEngineeringUniversity材料科學與化學工程學院孟國哲教學目的通過本課程學習系統(tǒng)地掌握現(xiàn)代表面處理技術的基本原理；能合理選擇并應用這些新的表面工程技術；解決材料表面硬度、強度、耐磨性與心部強韌性之間的矛盾；充分發(fā)揮材料性能的潛力；延長產(chǎn)品使用壽命和提高產(chǎn)品質量。1表面工程技術概論定義：表面工程是經(jīng)過表面預處理后，通過表面涂覆、表面改性或多種表面技術復合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學成分、組織結構和應力狀況，以獲得所需要表面性能的系統(tǒng)工程。（對象、途徑、目的）Thedesignofsurface

andsubstratetogetherasafunctionallygradedsystemtogiveacosteffectiveperformanceenhancementofwhichneitheriscapableonitsown.Scopeoftopicsformingtheconceptofsurfaceengineering應用領域對于機械零件而言，表面工程主要用于提高零件表面的耐磨性、耐蝕性、耐熱性、抗疲勞強度等性能，以保證現(xiàn)代機械在高速、高溫、高壓、重載以及強腐蝕介質工況下可靠、持續(xù)運行；對于電子電器元件，表面工程主要用于提高元器件的電、光、聲、磁等特殊物理性能，以滿足現(xiàn)代電子產(chǎn)品容量大、傳輸快、體積小、轉換率高、可靠性高的要求；對于機電產(chǎn)品的包裝及工藝品，表面工程主要用于提高表面的耐腐蝕性和美觀性，以實現(xiàn)機電產(chǎn)品的優(yōu)異性能、藝術造型與絢麗外表的完美結合；對生物材料，主要用于提高人造骨骼等人體植入物的耐磨性、耐蝕性，尤其是生物相容性，以保證患者的健康，提高生活質量。1.2表面工程技術的特點獲得優(yōu)良的表面力學性能(高硬、耐磨、抗疲勞、抗沖蝕、低摩擦系數(shù)、自潤滑等)；獲得優(yōu)良的表面物理功能(吸波、導波、超導、軟磁、硬磁、電磁屏蔽、光-電轉換、壓電陶瓷薄膜、低膨脹系數(shù)等)；獲得優(yōu)良的表面化學性能(防銹、耐蝕、殺菌、仿生物污染、自潔凈等)；獲得優(yōu)良的表面熱性能(耐熱、吸熱、導熱、阻熱及熱反射等)?！氨砻婀こ碳夹g”課程，主要包括兩部分內容表面工程原理:主要包括表面晶體學、表面動力學、表面熱力學和薄膜物理。主要討論固體材料的表面與界面,涉及到固態(tài)的自由表面,固-氣界面、固-固界面等,并以晶態(tài)物質的表面與界面為主要研究對象。從理論體系來看，表面工程原理的研究內容，包括微觀理論與宏觀理論。微觀理論主要指在原子、分子水平上運用經(jīng)典理論和原子理論研究固體表面的組成，原子結構及輸送現(xiàn)象、電子結構與電子運動及其對表面宏觀性質的影響;另一方面在宏觀尺度上,從能量的角度研究一系列的表面現(xiàn)象,在實驗的基礎上建立相應的基本方程。表面工程技術(工藝):主要研究1)表面涂層材料的制備與合成技術；2)表面涂層材料的成分、組織及結構分析；

3)表面涂層材料的性能測試與評價；4)表面涂層材料的質量控制與循環(huán)再利用。表面工程技術有著悠久的歷史，例如人們熟知的滲碳、氮化、碳氮共滲，以及鍍鉻、表面涂裝等技術，對改善工件的使用性能、提高工件的使用壽命和可靠性起到重要作用。近二三十年來，由于多種高新技術的交叉與滲透以及表面工程技術自身的不斷完善與發(fā)展，使表面工程技術在材料科學與工程領域中迅速崛起，成為國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設中最為重要的工程技術之一。表面工程技術幾乎可以制備、合成能夠滿足各種特殊需求的表面材料，改善和提高材料表面性能。獲得優(yōu)良的表面力學性能(高硬、耐磨、抗疲勞、抗沖蝕、低摩擦系數(shù)、自潤滑等)；獲得優(yōu)良的表面物理功能(吸波、導波、超導、軟磁、硬磁、電磁屏蔽、光-電轉換、壓電陶瓷薄膜、低膨脹系數(shù)等)；

獲得優(yōu)良的表面化學性能(防銹、耐蝕、殺菌、仿生物污染、自潔凈等)；

獲得優(yōu)良的表面熱性能(耐熱、吸熱、導熱、阻熱及熱反射等)。新趨勢：表面工程技術還在金剛石薄膜、薄膜半導體、化合物超導薄膜、肌體相容性人造骨骼表面處理等方面顯示了極大的優(yōu)越性。表面工程技術不僅明顯提高了產(chǎn)品質量，延長了使用壽命，而且可以節(jié)省大量昂貴稀缺的材料資源，降低了產(chǎn)品的造價。表面工程技術之所以受到廣泛重視并得到迅速發(fā)展，除了具有較大的工程應用價值和經(jīng)濟意義，更重要的是表面工程技術在支撐現(xiàn)代文明的“信息科學、生物科學和材料科學”三大技術領域中，起到了塊體材料不可替代的作用。地位：由于航天航空工程、海洋與船舶工程、電子工程和生物工程對高新材料的迫切需求，推動了表面工程技術的長足發(fā)展，從而在20世紀80