材料表面工程复习大纲

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1、材料表面工程复习大纲一、绪论1、表面工程技术：是利用各种物理、化学和机械的方法，改变基材表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况而使其具有某种特殊性能，从而满足特定的使用要求的技术。2、表面工程技术是表面工程学的核心和实质，其内涵为：①表面涂镀技术；②表面薄膜技术；③表面改性技术；④复合表面工程技术。3、零件在服役过程中，主要失效的形式为：腐蚀、磨损、疲劳、断裂。二、固体表面的物理化学特征1、界面指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，或两种不同相之间的交界区称为界面。若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。表面应是液体和

2、固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。2、固体材料的界面有三种：表面、晶界和相界。3、实际表面？清洁表面？理想表面？实际表面：一是所谓“内表面层”，它包括基体材料和加工硬化层；另一部分是所谓“外表面层”，它包括吸附层、氧化层等。清洁表面：清洁表面是经过特殊处理（即保证组成上的确定性）后，保持在超高真空下的表面（即保证表面不随时间而改变）。 理想表面：是一种理论上的结构完整的二维点阵平面。4、理想表面的前提条件：忽略了晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响；忽略了表面原子的热运

3、动、热扩散和热缺陷等；忽略了外界对表面的物理化学作用等。5、清洁表面偏离三维周期性结构的主要特征应该是：表面台阶、表面弛豫、表面重构。6、台阶表面：台阶表面不是一个平面，它是由有规则的或不规则的台阶所组成。7、最常见的表面重构有两种类型：缺列型重构和重组型重构。8、表面粗糙度：指加工表面上具有的较小间距的波峰和波谷所组成的微观几何形状误差，也称微观粗糙度。表面粗糙度主要是由加工过程中刀具与工件表面间的摩擦、切削分离工件表面层材料的塑性变形、工艺系统的高频振动以及刀尖轮廓痕迹等原因形成。9、残余应力按其作用范围分为：宏观

4、内应力和微观内应力两类。宏观内应力：由于材料各部分变形不均匀而造成的宏观范围内的内应力。微观内应力：物体的各晶粒或亚晶粒之间不均匀的变形而产生的晶粒或亚晶粒间的内应力。10、表面偏聚：合金的表面成分一般不同于合金的整体平均成分，这种现象称为表面偏聚。表面偏聚有两种情况：一是溶质原子在表面富集，二是表面溶质原子减少（称为反偏聚）。又可分为平衡偏聚和非平衡偏聚两大类，平衡偏聚可用平衡热力学来描述，非平衡偏聚是动力学过程的结果。11、吸附：由于物理或化学的作用力场，某物质分子附着或结合在两相界面上的浓度与两相本体浓度不同的现

5、象。吸附量：达吸附平衡时，单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的数量（标准状况下的体积）。吸附热：在吸附过程中的热效应称为吸附热。习惯把吸附热都取成正值。物理吸附过程的热效应相当于气体凝聚热，很小；化学吸附过程的热效应相当于化学键能，比较大。1、溶液中至少有两个组成部分，即溶剂和溶质，它们都可能被固体吸附，但被吸附的程度不同，如果吸附层内溶质的浓度比体相大，称为正 吸附，反之称为负 吸附。15、物理吸附力在所有的吸附剂与吸附质之间都存在，相当于液体内部分子间的内聚力。其产生力的因素有：色散力、诱导力和取向力，以色散力为主。1

6、6、形成热扩渗层的基本条件：①渗入金属必须能与基体金属 形成固溶体或者金属间化合物；②渗入元素与基体金属必须有直接接触；③被渗元素在基体金属中要有一定的渗入速度；④对靠化学反应提供活性原子的热扩渗反应必须满足热力学条件：a.产生活性原子；b.反应平衡常数>1%。一、表面摩擦、磨损与润滑1、机件正常运行的磨损过程一般分为3个阶段：跑合(磨合)阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。2、根据不同磨损机理，分为四个主要类别：粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损和腐蚀磨损。3、粘着磨损：指两个相对运动的表面发生相互焊合，在相互运动过程中

7、焊合表面产生撕裂而发生的磨损。其过程就是粘着点不断形成又不断被损坏并脱落的过程。其磨损表面特征是机件表面有大小不等的结疤。4、磨料磨损：是摩擦副的一方表面存在坚硬的细微凸起或在接触面间存在硬质粒子(从外界进入或从表面剥落)时产生的磨损。主要特征是摩擦面上有擦伤或因明显犁皱形成的沟槽。（犁沟）5、表面疲劳磨损：是两接触材料作滚动或滚动加滑动摩擦时，交变接触压应力长期作用使材料表面疲劳损伤，局部区域出现小片或小块状材料剥落，而使材料磨损的现象，故又称表面疲劳磨损或麻点磨损。是齿轮、滚动轴承等工件常见的磨损失效形式。宏观形态

8、特征是：接触表面出现许多痘状、贝壳状或不规则形状的凹坑(麻坑)。6、腐蚀磨损：在摩擦过程中，摩擦表面与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损称为腐蚀磨损。7、磨损常用的评定方法有：磨损量、磨损率和耐磨性。磨损量分为长度磨损量、体积磨损量和质量磨损量。体积磨损量常用。磨损量愈小，耐磨性愈高。8、磨损率：单位时间的磨损量、单位摩擦距离