表格模板-现代表面工程学概述 精品.ppt

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1、Surface EngineeringSurface Engineering表面工程表面工程黄黄 惠惠 副教授副教授总学时总学时: 32 , : 32 , 其中其中前前 言言章节内容学时1绪论22表面工程基础理论43电镀技术84化学镀技术45化学转化膜技术46银产品表面处理技术47金属表面改性技术48增值冶金技术2 总成绩总成绩 = = 平时成绩（平时成绩（40%40%）+ + 专题综述（专题综述（10%10%）+ + 笔试（笔试（50%50%） 平时成绩平时成绩 = =课堂（课堂（20%20%）+ + 出勤出勤 ( (20%)20%) 出勤出勤: : 每迟到一次或早退一次扣每迟到一次或早退一

2、次扣 2 2 分分 每旷课一次扣每旷课一次扣 3 3 分，超过分，超过 3 3 次次 不能参加不能参加考试考试 专题综述：每人自选一题，独立写出专题综述。自愿报名上台进行专题综述：每人自选一题，独立写出专题综述。自愿报名上台进行1010分分钟钟pptppt演讲演讲, ,同时回答老师同学的问题同时回答老师同学的问题( (限两个限两个), ),演讲和回答的好的加分演讲和回答的好的加分, ,不不演讲不扣分演讲不扣分. . 课程基本要求课程基本要求前前 言言教材及参考资料教材及参考资料首选教材首选教材：表面工程新技术：表面工程新技术,徐滨士，刘世参，北京：国防工业出版社徐滨士，刘世参，北京：国防工业出

3、版社二选教材二选教材：表面科学与技术，姚寿山，李戈扬，胡文斌主编表面科学与技术，姚寿山，李戈扬，胡文斌主编 机械工机械工业出版社业出版社 表面工程学表面工程学 曾晓雁，吴懿平主编曾晓雁，吴懿平主编 机械工业出版社机械工业出版社现代表面技术，机械工业出版社，钱苗根等编著现代表面技术，机械工业出版社，钱苗根等编著参考书目参考书目：金属材料表面新技术，赵文珍，西安交通大学出版社，金属材料表面新技术，赵文珍，西安交通大学出版社，19921992面向二十一世纪的表面工程，徐滨士，北京：机械工业出版社，面向二十一世纪的表面工程，徐滨士，北京：机械工业出版社，19971997表面工程手册，李国英主编，北京：

4、机械工业出版社，表面工程手册，李国英主编，北京：机械工业出版社，19981998表面涂层技术，陈学定，韩文政，北京：机械工业出版社，表面涂层技术，陈学定，韩文政，北京：机械工业出版社，19941994一些有用的资源一些有用的资源“Surface Engineering is treatment of the surface and near-surface regions of a material to allow the surface to perform functions that are distinct from those functions demanded from the

5、 bulk of the material” -from ASM Metal Handbook“Solids are composed of a bulk material covered by a surface. The surface which bounds the bulk material is called the Surface phase. Surface engineering involves altering the properties of the Surface Phase in order to reduce the degradation over time.

6、 ” - from Wikipedia“材料表面工程是材料表面处理技术的总称”-赵文轸第一章第一章 表面工程表面工程 （Surface Engineering）7“承旋承旋”，酒器，东汉建武年，酒器，东汉建武年间，现藏于北京故宫博物院间，现藏于北京故宫博物院兽形盒砚，东汉制，出土于兽形盒砚，东汉制，出土于19801980年年陕西临潼姜寨新石器时代墓葬品，陕西临潼姜寨新石器时代墓葬品，由石砚、盒身、盒盖三部分组成由石砚、盒身、盒盖三部分组成 中国古代的鎏金工艺中国古代的鎏金工艺 表面工程形成一门独立的学科是近 20 来年的事： 1983年 表面工程的概念被首次提出 1986年 国际热处理联合会更

7、名为国际热处理与表面工程联合会 1987年 中国机械工程学会表面工程研究所成立 1988年表面工程杂志创刊，后更名为中国表面工程 2000年 全国焊接学会原“堆焊与热喷涂专业委员会”正式更名为“堆焊及 表面工程专业委员会”。目前，全世界范围内，表面工程的应用已取得巨大的经济效益，而且也逐渐发展成为横跨多个学科的边缘性、综合性、复合型学科 第一章第一章 表面工程表面工程薄膜技术薄膜技术 其其 它它 涂、镀层技术涂、镀层技术 表面改性技术表面改性技术 表面表面工程工程 第一节：表面工程学的定义与内涵第一节：表面工程学的定义与内涵1.1、表面工程技术发展概况、表面工程技术发展概况磨损、腐蚀、断裂是机

8、械零件工程构建的三大主要磨损、腐蚀、断裂是机械零件工程构建的三大主要破坏形式。前二者造成经济损失占很大比重。破坏形式。前二者造成经济损失占很大比重。数数 据据磨磨损损美国：美国国家材料政策委员会向美国国会提出的一份美国：美国国家材料政策委员会向美国国会提出的一份报告：摩擦磨损引起的损失报告：摩擦磨损引起的损失10001000亿美元亿美元/ /年；年；德国：德国：19831983年，前联邦德国调查，摩擦磨损损失年，前联邦德国调查，摩擦磨损损失287287亿马克；亿马克；英国：英国：摩擦磨损损失摩擦磨损损失5150051500英镑英镑/ /年；年；腐腐蚀蚀美国：国家标准局美国：国家标准局19781

9、978年调查：年调查： 19751975年腐蚀损失达年腐蚀损失达820820亿美元，占亿美元，占国民生产总值的国民生产总值的4.9%4.9%； 19951995年腐蚀损失达年腐蚀损失达30003000亿美元；亿美元；中国：中国：19831983年调查：腐蚀损失年调查：腐蚀损失400400亿元亿元/ /年年腐蚀和磨损均是腐蚀和磨损均是发生于机件表面发生于机件表面的材料流失过程，的材料流失过程，其他形式的失效其他形式的失效过程有许多也是过程有许多也是从表面开始从表面开始延缓和延缓和控制表控制表面破坏面破坏的方法的方法促进促进了表了表面工面工程学程学的发的发展与展与形成形成1.2、表面工程学的定义、

10、表面工程学的定义表面工程学围绕表面工程学围绕腐蚀腐蚀、摩擦与磨损摩擦与磨损和和功能功能特性特性（声，光，磁，电的转换）三大因素（声，光，磁，电的转换）三大因素，成为，成为80年代后期重点发展的关键技术之年代后期重点发展的关键技术之一，形成表面工程学。一，形成表面工程学。定义定义为满足特定的工程需求，使材料表面或为满足特定的工程需求，使材料表面或零部件表面具有特殊的成分，结构和性零部件表面具有特殊的成分，结构和性能能(或功能或功能)的化学，物理方法与工艺。的化学，物理方法与工艺。何谓表面工程何谓表面工程 材料的性能与表面u结构性材料：要求以力学性能为主，其它性能为辅，主要用于承载结构。u功能性材

11、料：要求以特殊性能为主，力学性能为辅，主要用于制造功能性零件。表面工程概念 是指表面预处理后，通过表面涂覆，表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。 1.3、表面工程学的内涵、表面工程学的内涵表面改性技术：表面改性技术：提高耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化性能、装饰提高耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化性能、装饰性，或具有特殊功能（如电性能、磁性能和光电性能等）性，或具有特殊功能（如电性能、磁性能和光电性能等）1表面合成材料技术：表面合成材料技术：即借助各种手段在材料表面合成新材料的即借助各种手段在材料表面合成新材料

12、的技术，如纳米粒子制备过程中的表面工程技术、离子注入等技术，如纳米粒子制备过程中的表面工程技术、离子注入等3表面加工技术：表面加工技术：能够在材料表面加工或制作各种功能结构元器能够在材料表面加工或制作各种功能结构元器件的有关技术。如光刻技术、离子刻蚀技术等件的有关技术。如光刻技术、离子刻蚀技术等 2表面加工三维合成技术：表面加工三维合成技术：快速成型制造快速成型制造4上述几种的组合或综合；上述几种的组合或综合；5内涵扩展内涵扩展表面工程技术所涉及的基材包括几乎所有的工表面工程技术所涉及的基材包括几乎所有的工程材料，如金属、陶瓷、半导体材料、高分子程材料，如金属、陶瓷、半导体材料、高分子材料、混

13、凝土、木材和各类复合材料等，所涉材料、混凝土、木材和各类复合材料等，所涉及的工艺方法数以百计，各具特点。及的工艺方法数以百计，各具特点。经过内涵扩展以后的表面工程技术，由单纯经过内涵扩展以后的表面工程技术，由单纯的表面改性扩展到表面加工和合成新材料等的表面改性扩展到表面加工和合成新材料等领域，涵盖领域，涵盖材料科学、物理、化学、冶金、材料科学、物理、化学、冶金、机械、电子与生物机械、电子与生物等领域，成为新型的、名等领域，成为新型的、名副其实的交叉学科。副其实的交叉学科。3）兼有装饰和防护功能；）兼有装饰和防护功能；4）化学气相沉积，物理气相沉积，掩模，光刻等表面）化学气相沉积，物理气相沉积，

14、掩模，光刻等表面薄膜沉积技术和表面细微加工是制造大规模集成电薄膜沉积技术和表面细微加工是制造大规模集成电路的基础；路的基础；5）生成型制造法是以表面加工为基础；）生成型制造法是以表面加工为基础； 1 1）作用于表面，对基材组织与性能影响不大；）作用于表面，对基材组织与性能影响不大； 2 2）采用表面技术替代整体合金化；）采用表面技术替代整体合金化；第二节第二节 表面工程的特点与意义表面工程的特点与意义6）可以在表面制备整体合金化难以做到的特殊性能合）可以在表面制备整体合金化难以做到的特殊性能合金金。第三节第三节 表面工程技术的分类表面工程技术的分类按学科特点：按学科特点： 1 1）表面合金化技

15、术）表面合金化技术 u利用外来元素与基材元素相混合，形成成分不同于基材利用外来元素与基材元素相混合，形成成分不同于基材和添加材料的表面新材料。和添加材料的表面新材料。喷焊、堆焊、离子注入、激光熔覆、热渗镀。喷焊、堆焊、离子注入、激光熔覆、热渗镀。 2 2）表面覆盖和覆膜技术）表面覆盖和覆膜技术3）表面组织转化）表面组织转化u不改变基材的成分，利用外加涂层或镀不改变基材的成分，利用外加涂层或镀层的性能使基材表面性能优化。层的性能使基材表面性能优化。热喷镀、电镀、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、金属染色。热喷镀、电镀、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、金属染色。u不改变材料的表面成分，只

16、是通过改变其组织结构特性或应不改变材料的表面成分，只是通过改变其组织结构特性或应力状况来改变材料的性能。力状况来改变材料的性能。激光表面淬火、电子束热处理、喷丸、滚压。激光表面淬火、电子束热处理、喷丸、滚压。 3）1985年第一届表面工程国际会议；年第一届表面工程国际会议；4） 1986年国际热处理联合会更名为国际热处理年国际热处理联合会更名为国际热处理与表面工程联合会。与表面工程联合会。 1 1）1983年英国伯明翰大学沃福森表面工程研究所的建年英国伯明翰大学沃福森表面工程研究所的建 立立 ； 2 2）1985年英国的年英国的国国际刊物的出版；际刊物的出版；第四节第四节 表面工程的发展历程表面工程的发展历程国国际际 3 3）1988.12 1988.12 表面工程表面工程杂志发行杂志发行4 4）19931993年成立了中国机械工程学会表面工程分会；年成立了中国机械工程学会表面工程分会； 5）2000.7 中国焊接学会堆焊专业委员会更名为中国焊接学会堆焊专业委员会更名为 中国焊接学会堆焊与表面工程专业委员会中国焊接学会堆焊与表面工程专业委员会 1 1）1987.12 1987.12 中