表面结构
物理化学中的材料表面的结构与性能研究
物理化学中的材料表面的结构与性能研究一、介绍表面是固体材料最活跃、最多变的一部分。
表面结构和性能研究是物理化学中的一个重要分支。
通常，表面和体积的结构及其相互作用对于材料的整体性能都有很大的影响。
本文旨在介绍物理化学中材料表面的结构与性能的研究。
二、表面结构在研究材料表面结构时，需要考虑到的因素有很多，如表面形貌、晶面结构、表面缺陷、表面活性位点等。
1. 表面形貌表面形貌是表面结构研究的一个重要方面。
表面形貌的变化可以直接影响到材料的性质和表现。
例如，表面粗糙度的改变可以影响到光学、电学、机械等性质。
2. 晶面结构晶面结构是表面结构的另一个重要方面。
一些研究表明，在材料表面，晶面结构的变化会导致晶格畸变以及晶体缺陷的产生。
这些变化也会直接影响到材料的电学、光学和热学性质。
因此，研究晶面结构在材料表面的分布及其调控对于改善材料性能是很重要的。
3. 表面缺陷表面缺陷也是表面结构研究的一个重要方面。
缺陷可以显著影响材料的表面性质，如表面能、表面电位、催化活性、防腐蚀性等。
因此，表面缺陷的检测和控制也是表面结构研究的一个重要方向。
4. 表面活性位点表面活性位点是控制材料催化性能的一个重要因素。
例如，材料的阴极效应、阳极效应、氧化还原反应和有机污染物降解等都与表面活性位点有关。
因此，表面活性位点的研究也是材料表面结构研究的一个重要方面。
三、表面性能材料表面的性能是与表面结构密切相关的。
表面性能的研究对于材料应用及其优化都很重要。
这里，我们将介绍表面吸附、防腐蚀、光学和催化性能的研究。
1. 表面吸附性能表面吸附指的是固体表面吸附液态或气态分子的作用。
表面吸附性能的研究对于理解材料与周围环境的相互作用，以及制定相应的防腐蚀措施是很有帮助的。
2. 表面防腐蚀性能表面防腐蚀性能研究是材料科学的重要方向之一。
表面防腐蚀性能的研究不仅可以改善材料的经济性和使用寿命，还可以提高产品的可靠性和安全性。
3. 表面光学性能表面光学性能研究是材料科学中一个重要的分支。
表面粗糙度新国标
§7–4 零件的技术要求一、表面结构的表示法1．表面结构的基本概念 (1）概述为了保证零件的使用性能,在机械图样中需要对零件的表面结构给出要求。
表面结构就是由粗糙度轮廓、波纹度轮廓和原始轮廓构成的零件表面特征。
(2)表面结构的评定参数评定零件表面结构的参数有轮廓参数、图形参数和支承率曲线参数.其中轮廓参数分为三种：R 轮廓参数（粗糙度参数）、W 轮廓参数（波纹度参数）和P 轮廓参数（原始轮廓参数）。
机械图样中，常用表面粗糙度参数Ra 和Rz 作为评定表面结构的参数.① 轮廓算术平均偏差Ra 它是在取样长度lr 内，纵坐标Z （x )(被测轮廓上的各点至基准线x 的距离)绝对值的算术平均值，如图7—14所示。
可用下式表示：dx x Z lr Ra lr⎰=0)(1② 轮廓最大高度Rz 它是在一个取样长度内，最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和，如图7—14 所示。
图7-14 Ra 、Rz 参数示意图国家标准GB/T1031—2009给出的Ra 和Rz 系列值如表7-1所示。
表7-1 Ra 、Rz 系列值 m μRaRzRaRz0.0126.3 6.3 0.025 0。
025 12.5 12.5 0.05 0。
05 25 25 0.1 0.1 50 50 0。
2 0。
2 100100 0。
4 0.4 200 0。
8 0。
8 400 1。
6 1。
6 800 3。
23。
216002．标注表面结构的图形符号 （1）图形符号及其含义在图样中,可以用不同的图形符号来表示对零件表面结构的不同要求。
标注表面结构的图形符号及其含义如表7-2所示。
表7—2 表面结构图形符号及其含义符号名称符号样式含义及说明基本图形符号未指定工艺方法的表面；基本图形符号仅用于简化代号标注，当通过一个注释解释时可单独使用,没有补充说明时不能单独使用扩展图形符号用去除材料的方法获得表面，如通过车、铣、刨、磨等机械加工的表面；仅当其含义是“被加工表面”时可单独使用用不去除材料的方法获得表面,如铸、锻等;也可用于保持上道工序形成的表面，不管这种状况是通过去除材料或不去除材料形成的完整图形符号在基本图形符号或扩展图形符号的长边上加一横线，用于标注表面结构特征的补充信息工件轮廓各表面图形符号当在某个视图上组成封闭轮廓的各表面有相同的表面结构要求时，应在完整图形符号上加一圆圈，标注在图样中工件的封闭轮廓线上.(2）图形符号的画法及尺寸图形符号的画法如图7—15所示，表7—3列出了图形符号的尺寸。
零件的表面结构
数字与字母高度 符号的线宽 高度H1 高度H2
2.5 3.5 5
7 10
0.25 0.35 0.5 015 21 30
《机械制图》
⑵ 表面粗糙度参数:
表面粗糙度参数的单位是m。
注写Ra时，只写数值; 注写Rz时，应同时注出Rz和
数值。
只注一个值时，表示为上限值；注两个值时，表示 为上限值和下限值。
确定表面粗糙度的参数时，应考虑下列原则：
⒈ 在满足表面性能要求的前提下，应尽量选用 较大的粗糙度参数值。
⒉ 工作表面的粗糙度参数值应小于非工作表面 的粗糙度参数值。
⒊ 配合表面的粗糙度参数值应小于非配合表面 的粗糙度参数值。
⒋ 运动速度高、单位压力大的摩擦表面的粗糙 度参数值应小于运动速度低、单位压力小的 摩擦表面的粗糙度参数值。
例如： 其余
《机械制图》
★ 在不同方向的表面上标注时，代号中的数 字及符号的方向必须按下图规定标注。
3.2
30° 3.2
3.2
3.2
3.2
30°
3.2 代号中的数字方向应与尺寸数字的方向一致。
3.2 6.3
⒊ 标注示例
3.2 1.6
标注实例一
《机械制图》
6.3 ×6.3
6.3
2×45° 3×.2 3.2
② 当不允许任何实测值超差时，应在参数 值的右侧加注max或同时标注max和min。
例如：
3.2max 用去除材料方法获得的表面粗糙度, Ra的最 1.6min 大值为3.2m，最小值为1.6m。
铣 用去除材料方法获得的表面, Ra的 3.2 上限值为3.2m，加工方法为铣制。
《机械制图》
⒉ 表面粗糙度代(符号)在图样上的注法
表面结构的表示法(ppt文档)
§15-2 表面结构的表示法
举例2：根据表中给定的表面结构要求，在视图中进行标注。
表面
表面结构要求
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⑴ 标注原则
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§15-2 表面结构的表示法
三、表面结构要求在图样和其他技术产品文件中的注法
2. 表面结构符号、代号的标注位置与方向
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§15-2 表面结构的表示法
三、表面结构要求在图样和其他技术产品文件中的注法
2.的图形符号和代号
1. 表面结构图形符号及其含义
标准规定的图形符号形状及画法如下所示。
图形符号的尺寸
数字与字母的高度h
2.5 3.5
5
7
10
14
20
符号的线宽d＇
数字与字母的笔画宽度d 0.25 0.35 0.5
0.7
1
1.4
2
高度H1 高度H2 ( 最小值 )
3.5
5
7
10
14
20
28
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§15-2 表面结构的表示法
三、表面结构要求在图样和其他技术产品文件中的注法
1. 概述
表面结构要求对每一表面一般只标注一次，并尽可能注在相应的尺寸 及其公差的同一视图上。除非另有说明，所标注的表面结构要求是对完工 零件表面的要求。
2. 表面结构符号、代号的标注位置与方向
⑴ 有相同表面结构要求的简化注法
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§15-2 表面结构的表示法
三、表面结构要求在图样和其他技术产品文件中的注法
表面结构要求1
纵坐标值 Z(x) 绝对值的算术平均值。 Z
Ra
X
l（取样长度）
L 1 Ra=－ L ∫ 0z(x)
dx
§9-4 表面结构要求
2. 表面结构术语及定义
⑵ 表面轮廓参数术语及定义
ii. Rz 表面粗糙度轮廓的最大高度。其定义为：在一个取样长度内，最
大轮廓峰高和最大轮廓谷深之间的高度。
Rp
RZ
Z
X
Rm
镜状光泽面
0.025 雾状镜面
0.012 镜面
§9-4 表面结构要求
二、表面结构的符号和代号 1、表面结构的符号
表面结构符号的尺寸： 轮廓线的线宽b 数字与字母的高度h 符号的线宽d’
mm
0.35
2.5 0.25 3.5 7.5
0.5
3.5 0.35 5 10 .5
0.7
5 0.5 7 15
1
7 0.7 10 21
§9-4 表面结构要求
1、表面结构的符号
在完整图形符合上加上一个圆圈，表示视图上构成封闭轮廓的 各个表面具有相同的表面粗糙度要求。
§9-4 表面结构要求
2、表面结构代号
在表面结构符号添加单一要求和补充要求后，即构成表面结构代号。单一 要求又称为基本要求。它包括结构参数和数值。在必要时，还应标注补充要求 （补充要求包括传输带、取样长度、评定长度、加工工艺、表面纹理及方向、 加工余量等）添加表面结构要求的位置如下图： （1）位置a——注写表面结构的单一要求。 当传输带为标准规定的范围时，可不标注出来（默 认）。当只需标注一个滤波器截止波长值而另一个采用 默认的截止波长值时，要保留连字号“—”，用以区分 标注的是短波滤波器的截止波长还是长波滤波器的截止 波长。 为避免误解，在参数代号和极限值间插入空格。 传输带或取样长度、评定长度后应有一斜线“/”。 例：0.0025-0.8/Rz 6.3 (传输带标注) -0.8/Rz 6.3 (取样长度标注) 0.0025-0.8/16/R 6.3 (R为图形参数，评定长度 16mm标注) 注意——如果评定长度内取样长度个数不等于5，应在参数代号后标注其个数 例： 0.0025-0.8/Rz3 6.3 (取样长度个数标注)
关于表面结构(表面粗糙度)的表示方法
关于表面结构（表面粗糙度）的表示方法表面结构根据GB/T 131-2006 产品几何技术规范(GPS) 技术产品文件中表面结构的表示法的规定执行。
1.1 表面结构术语及图形符号1.1.1基本图形符号基本图形符号由两条不等长的与标注表面成60°夹角的直线构成，基本图形符号仅用于简化代号标注没有补充说明时不能单独使用。
如果基本图形符号与补充的或辅助的说明一起使用，则不需要进一步说明为了获得指定的表面是否应去除材料或不去除材料。
1.1.2 扩展图形符号（1）要求去除材料的图形符号在基本图形符号上加一短横，表示指定表面是用去除材料的方法获得，如通过机械加工获得的表面（2）不允许去除钤料的图形符号在基本图形符号上加一个圆圈，表示指定表面是用不去除材料方法获得。
1.1.3 完整图形符号当要求标注表面结构特征的补充信息时,应在基本图形符号的长边上加-横线。
1.1.4 工件轮廓各表面的图形符号当在图样某个视图上构成封闭轮廓的各表面有相同的表面结构要求时，应在完整图形符号上加一圆圈，标注在图样中工件的封闭轮廓线上，如图所示。
如果标注会引起歧义时，各表面应分别标注。
1.2 表面结构完整图形符号的组成1.2.1 概述为了明确表面结构要求，除了标注表面结构参数和数值外，必要时应标注补充要求，补充要求包括传输带、取样长度、加工工艺、表面纹理及方向、加工余量等。
为了保证表面的功能特征，应对表面结构参数规定不同要求。
1.2.2 表面结构补充要求的注写位置在完整符号中，对表面结构的单一要求和补充要求应注写在如图所示的指定位置。
表面结构补充要求包括：——表面结构参数代号；——数值；——传输带/取样长度。
图中位置a～e分别注写以下内容：a)位置a 注写表面结构的单一要求根据标注表面结构参数代号、极限值和传输带或取样长度。
为了避免误解，在参数代号和极限值间应插入空格。
传输带或取样长度后应有一斜线“/”，之后是表面结构参数代号，最后是数值。
第四章表面结构
满足使用要求，考虑经济合理性
➢考虑原因 首先考虑零件使用功能旳要求
基本参数：Ra、Rz
辅助参数：RSm 、Rmr(C)
其次考虑检测旳以便性以及仪器设备条件等原因
Ⅴ 表面粗糙度与检测‥表面粗糙度旳选用与标注
1. 基本参数：幅度参数 Ra、Rz
有粗糙度要求旳表面必须至少选择一种幅度参数
4.2.3 评估参数旳允许值
0.012
0.4
12.5
0.025
0.8
25
Ra 0.05
1.6
50
0.1
3.2
100
0.2
6.3
参见课本 表4.1～表4.5
0.006 0.2
6.3
0.0125 0.4
12.5
RSm
0.025 0.8
0.05
1.6
0.1
3.2
Ⅴ 表面粗糙度与检测‥表面粗糙度旳选用与标注
4.2 表面粗糙度旳评估
一、基本术语 二、表面粗糙度旳评估参数 三、 表面粗糙度评估参数旳数值 四、 表面粗糙度旳符号及标注
Ⅴ 表面粗糙度与检测‥表面粗糙度旳评估
4.2.1 基本术语
1. 取样长度 lr（sampling length ） 取样长度是指用于鉴别被评估轮廓表面粗糙度特征
旳 x 轴方向上旳长度。即测量和评估表面粗糙度时所要 求旳 x 轴方向上旳一段长度。
轮廓旳最小二乘中线
最小二乘中线
yi
l
在取样长度内使轮廓上旳轮廓偏距yi （在测量方向上轮廓上旳点至基准线 旳距离）旳平方和为最小
l 轮廓 偏差 的测 量方 向
图6—5
ln 轮廓的最小二乘法
轮廓的总方向
表面结构
表面结构（表面粗糙度）GB/T131-1993<机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法>已经于2007年2月1日由GB/T131-2006<产品几何技术规范(GPS) 技术产品文件中表面结构的表示法>所代替。
（说明考虑到GB/T131-2006实施不久，下文仍然采用表面粗糙度的描述。
）1.3.1标注表面结构的图形符号注①表面结构参数已经标准化并与完整符号一起使用。
表面结构参数包括轮廓参数（R-粗糙度参数，W-波纹度参数P-原始轮廓参数），图形参数（粗糙度图形参数和波纹度图形参数），支承率曲线的参数。
如果标注参数代号后无“max”，这表明引用了给定极限的默认定义或默认解释（16%规则）。
否则应用最大规则解释其给定极限。
注② 传输带和取样长度 一般而言，表面结构定义在传输带中。
传输带的波长范围在两个定义的滤波器之间或图形法的两个极限值之间。
传输带就是评定时的波长范围。
传输带被一个截止短波的滤波器和另一个截止长波的滤波器所限制。
当参数代号中没有传输带时，表面结构要求采用默认的传输带。
长波滤波器的截止波长值就是取样长度。
注③ 评定长度是在评定图样上表面结构要求时所必须的一段长度。
如果所标注参数代号后无“max ”，这表明采用了有关标准中默认的评定长度。
若不存在默认的评定长度时，参数代号中应标注取样长度的个数。
R 轮廓参数（粗糙度参数）默认评定长度由5个取样长度构成。
注④ 一般用文字在完整符号中注明加工工艺注⑤ 表面纹理及其方向用规定的符号标注在完整符号中。
注⑥ 在同一图样中，有多个加工工序的表面可标注加工余量。
加工余量可以是加注在完整符号上的唯一要求，也可以同表面结构要求一起标注。
左图表示所有表面均有3毫米加工余量。
1.3.2表面结构要求在图样和其他技术产品文件中的注法表面结构要求对每一表面一般只标注一次,并尽可能注在相应的尺寸及其公差的同一视图上。
所标注的表面结构要求一般是对完工零件表面的要求。
表面结构PPT课件
随着新型表面结构和纳米材料的不断涌现，表面结构在能源 、环境、生物医学等领域的应用前景将更加广阔。未来研究 将更加注重表面结构的调控和优化，以实现更加高效、稳定 和环保的纳米科技应用。
CHAPTER 06
表面结构的模拟与计算
表面结构的分子动力学模拟
分子动力学模拟是一种基于物理的模拟 方法，用于研究表面结构的动态行为和
这些变化会影响表面的物理、化学和 生物学性质，进而影响材料的性能和 应用。
演化过程包括表面形貌的变化、表面 成分的改变、表面粗糙度的增加等。
影响表面结构演化的因素
影响表面结构演化的因素包括环 境因素和人为因素。
环境因素包括温度、湿度、光照 、氧气等，这些因素会影响表面
结构的化学和生物学性质。
人为因素包括加工方法、涂层技 术、表面处理等，这些因素会影
表面结构在材料制备中的作用
控制晶体取向和晶体结构
通过表面结构调控晶体生长过程，实现特定晶体取向和晶体结构 的制备。
优化薄膜制备
通过调整表面结构，提高薄膜的均匀性、致密性和附着力，降低缺 陷和应力。
促进纳米材料合成
利用表面结构调控纳米材料的形貌、尺寸和分布，实现高性能纳米 材料的制备。
表面结构在材料改性中的应用
蒙特卡洛模拟的计算效率较高，适用于研究大规模表面结构和复杂表面 的性质。
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CHAPTER 05
表面结构在纳米科技中的应 用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表面结构在纳米材料制备中的应用
总结词
表面结构在纳米材料制备中具有重要作用，可以影响材料的物理和化学性质。
详细描述
表面结构决定了纳米材料的形貌、晶体结构和化学稳定性，从而影响其光学、 电学、磁学和催化性能。通过控制表面结构，可以制备出具有特定性能的纳米 材料，如半导体材料、金属氧化物、碳纳米管等。
表面结构与性质
表面电导
01
表面电导
表面电导是指材料表面导电的性能，它与表面的电子传输 有关。表面电导的大小会影响材料的导电性能、电磁屏蔽 性能等。
02 03
影响因素
表面电导的大小受到多种因素的影响，如表面的化学组成 、晶体结构、表面态密度等。此外，表面的氧化程度、吸 附物质等也会影响表面的电导性能。
实际应用
在电子器件、集成电路、传感器等领域中，了解表面电导 对优化材料的导电性能、提高器件的稳定性等方面具有重 要意义。例如，在制备高性能的电子器件和集成电路时， 需要控制表面的化学组成和晶体结构，以提高表面的电导 性能。
表面张力
表面张力
表面张力是指液体表面分子之间的引力，它使得液体表面尽可能地缩小。表面张力的大小与液体的性质有关，如液体 的种类、温度、压力等。
影响因素
表面张力的大小受到分子间相互作用力的影响，如范德华力、氢键等。此外，液体的温度也会影响表面张力，一般来 说，温度升高会使表面张力降低。
实际应用
在工业生产和科学研究中，了解表面张力对优化液体表面的润湿性、提高液体的稳定性等方面具有重要 意义。例如，在制备微纳米材料、表面涂层、化学反应等领域中，都需要考虑表面张力对实验结果的影 响。
总结词
表面性质在跨学科领域的应用拓展是表 面科学领域的重要发展方向，旨在将表 面科学的研究成果应用于其他领域，实
现跨学科的创新和应用。
详细描述
表面科学在能源、环境、生物医学等领域具有广泛的应用前景。 例如，在能源领域，可以利用表面科学的方法制备高效的光电 材料和催化剂；在环境领域，可以利用表面科学的方法制备具 有优异性能的吸附剂和过滤材料；在生物医学领域，可以利用 表面科学的方法设计和制备具有生物相容性和功能性的医用材 料。因此，需要加强表面性质在跨学科领域的应用拓展研究， 推动表面科学的创新发展。
《工程表面结构》课件
CATALOGUE
目 录
• 工程表面结构概述 • 表面粗糙度 • 表面纹理 • 表面化学与物理特性 • 工程表面结构的未来发展
01
CATALOGUE
工程表面结构概述
表面结构定义
表面结构是指物体表面材料的微观形 貌、粗糙度、纹理等特征，是物体表 面物理和化学性质的微观表现。
持。
表面结构在生物医学领域的应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
表面结构在生物医学领域的应用是工程表面结构领域的重 要发展方向之一，旨在通过表面结构的调控和优化，实现 生物材料和医疗器械的生物相容性和功能性。
生物医学领域对于材料表面的生物相容性和功能性要求越 来越高，表面结构的调控和优化成为研究的重点。通过表 面结构的调控，可以实现生物材料的抗凝血性能、抗菌性 能等，提高医疗器械的可靠性和安全性。同时，表面结构 还可以用于药物传递和基因治疗等领域，为生物医学领域 的发展提供新的思路和方法。
表面结构的应用领域
机械零件
航空航天器
医疗器械
表面结构可以改变机械零件的摩擦、 磨损和接触行为，从而提高其耐磨性 和寿命。例如，在轴承、齿轮和刀具 等领域，通过优化表面结构可以显著 提高其性能和使用寿命。
航空航天器的表面需要承受极端的温 度和压力，表面结构的优化和控制对 于提高其可靠性和寿命具有重要意义 。例如，在飞机发动机的涡轮叶片和 火箭发动机的燃烧室内壁上，通过改 变表面结构可以增强其耐热性和抗疲 劳性。
工程表面结构的未来发展
新材料表面结构的研究
总结词
新材料表面结构的研究是工程表面结构领域的重要发展方向，旨在探索新型材料表面结构的特性、制备方法和应 用前景。
表面结构表示方法
纹理特征表示法主要关注物体的表面细节、颜色和纹理等属性，通过提取物体的颜色分 布、纹理结构和方向等特征，来描述物体的表面结构。这种方法在图像处理、计算机视
觉和机器学习等领域有广泛应用，如图像分类、物体识别和场景理解等。
06
表面结构表示方法的比较与选择
几何表示方法的比较与选择
总结词
缺点
几何表示方法主要关注表面几何信息， 如点、线、面等，适用于形状建模和 表面重建。
VS
详细描述
三角形网格的层次表示法通过将表面分割 成一系列三角形，能够精确地表示复杂的 表面结构。每个三角形可以进一步细分， 以提供更高的精度。这种表示方法在计算 机图形学、虚拟现实和可视化等领域广泛 应用。
05
表面结构的特征表示方法
几何特征表示法
总结词
几何特征表示法是一种基于物体表面几何形 状的方法，通过提取表面的点、线、面等几 何元素来描述物体的表面结构。
表面结构表示方法的准确性和精度直 接影响到材料性能的模拟和预测，对 于新材料的研发、表面改性、催化剂 设计等领域具有重要意义。
表面结构表示方法的定义和分类
表面结构表示方法是指一种描述物质 表面原子排列和几何结构的模型或方 法。
简单模型包括平面模型、立方模型等， 适用于描述简单表面的几何结构。
根据原子排列的复杂程度，表面结构 表示方法可以分为简单模型和复杂模 型。
对于复杂形状或大规模数据，几何表 示方法可能会占用大量存储空间和计 算资源，且对噪声和数据误差敏感。
优点
几何表示方法能够精确描述物体的形 状和表面细节，适用于需要高精度建 模的场景，如工业设计和制造。
拓扑表示方法的比较与选择
总结词
拓扑表示方法关注表面上的顶点和边的连接关系， 适用于网络和图结构的表示。
表面结构第一次课
Pmm Pmg Pgg Cmm P4 P4m P4g
P3 P3m1 P31m
P6 P6m
空间群编号
1 2
3 4 5
6 7 8 9 10 11 1123 14 15 16 17
表面结构 二维晶体学
17个二维空间群所含有的对称性的图形表示
表面结构 二维晶体学
❖ 晶列：与三维晶格一样，二维格子中排列在平行直线 上的格点形成二维晶格中的平行晶列。
成化合物。
表面结构 表面结构分类
❖ 气体在固体表面的吸附可分为物理吸附和化学吸附两 大类。
❖ 物理吸附是吸附时吸附原子与衬底表面间的相互作用 主要是范德瓦尔斯力，吸附热的数量级约为1千卡/摩 尔。
❖ 很多惰性气体在金属表面上的吸附(如Xe在Ir上，Ar, Xe, Kr, Nb上的吸附)都属于这一类。
T = n1a1+n2a2 表面网格的周期性为
Ts = n1’as1+n2’as2
表面结构 表面结构符号
在最简单的情况下，可有 as1=p a1, as2=q a2 (p,q为整数) 即表面网格的基矢和衬底的基矢平行。在这种情 况下，习惯上用下面的缩写符号表示： R(hkl)pq-D 其中，R表示衬底材料的符号，(hkl)表示表面平 面的密勒指数，D是覆盖层或淀积层物质的化学 元素符号。
表示硅(111)清洁 表面有表面重构 现象，表面网格 的 周 期 是 Si(111) 面上周期的七倍， 两个网格间没有 相对转动。
Si (111)77结构
表面结构 表面结构符号
Ni(001)晶面上吸附了一层S后，S 原子形成的正方网格。元格边长 为衬底Ni(001)面上元格基矢的√2 倍，而且两个元格相对旋转了45o。 这 样 的 结 构 记 为 Ni(001)√2√245o-S。由于这种表面结构看上去 具有“中心正方”网格的特征， 所以文献上经常采用另一种符号 C(22)表示。
表面结构
1 l 0
1 n y( x) dx 或近似地表示为：Ra= Yi n i 1
二、表面粗糙度参数的选用
零件表面粗糙度的选用，应该既满足零件表面的功用要 求，又要考虑经济合理。 一般情况下，凡是零件上有配合要求或有相对运动的表 面，粗糙度参数值要小，参数值越小，表面质量越高，但加 工成本也越高。 因此，在满足使用要求的前提下，应尽量选用较大的参 数值，以降低成本。
图1
图2
(3)在不致引起误解时，表面结构要求可以标注在给定的尺寸 线上(图3)。
(4)表面结构要求可标注在形位公差框格的上方(图4)。
图3
图4
(5)圆柱和棱柱表面的表面结构要求只标注一次(图5)。如果 每个棱柱表面有不同的表面要求，则应分别单独标注(图6)。
图5
图6
4.表面结构要求在图样中的简化注法
5.标注示例
Ra6.3 Ra3.2 Ra6.3 C2
1.6 ×
Ra1.6
Ra12.5
(
) 或
(
3 6
×
.
3.2 ×
Ra6.3
Ra3.2
)
不便标注的用箭头 从材料外表面引出 标注。
3.5 0.35 5
符号的线宽
高度H1
3.5 8
7
15
10
21
高度H2
11
表
符
基形 本符 图号
面
号
结
构
意
符
义
号
及 说 明
用任何方法获得的表面 （单独使用无意义） 用去除材料的方法获得的表面
扩 展 图 形 符 号 完 整 图 形 符 号
用不去除材料的方法获得的表面 横线上用于标注有关参数和说明
表面结构(表面粗糙度)
NO. 代号示例
含义/解译 表示去除材料，单向上限值，传输 带：根据GB/T6062，取样长度0.8mm
补充说明 传输带仅注出一个截止波长值（本 例0.8表示λs值）时，另一截止波长
4
-0.8/Ra3 3.2
（λs默认0.0025mm），R轮廓，算术 平均偏差3.2um，评定长度为3个取样 长度，“16%规则”（默认）。
Rz 6.3 Rz 6.3
Rz 1.6
Rz 1.6
Ra 3.2
Ra 3.2
Rz 1.6
(
)
(
Rz 6.3
)
Jiangsusheng jiangyan zhongdeng zhuanye xuexiao
江苏省姜堰中等专业学校
2）多个表面有共同要求的注法
可用带字母的完整符号，以等式的形式在图形或标题栏附近，对有相同表面结构要求的表 面进行简化标注。如图所示。
Ra 0.8 Rz 12.5 Rz 3.2
Rp 1.6
Jiangsusheng jiangyan zhongdeng zhuanye xuexiao
江苏省姜堰中等专业学校
2）表面结构要求可标注在轮廓线上，其符号应从材料外指向并接触表面。
Rz 12.5 Ra 1.6 Rz 6.3 Ra 1.6
Rz 6.3
Jiangsusheng jiangyan zhongdeng zhuanye xuexiao
江苏省姜堰中等专业学校
5.表面结构表示法在图样中的注法 表面结构要求对每一表面一般只注一次，并尽可能注在相应的尺寸及其公差的 同一视图上。除非另有说明，所标注的表面结构要求是对完工零件表面的要求。 1）表面结构要求的书写和读取方向与尺寸的注协和读取方向一致。
表面结构要求
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§4－1 表面结构要求的基本术语和评定参数
一、表面结构要求的概念 二、表面结构要求的评定参数
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一、表面结构要求的概念
包括零件表面的表面结构参数、加工工艺、表面纹理及方向、 加 工余量、传输带、取样长度等。
一、R轮廓参数（表面粗糙度参数）值的 选用 二、R轮廓参数（表面粗糙度参数）的检 测
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一、 R轮廓参数（表面粗糙度参数）值的选用
R轮廓参数（表面粗糙度参数）值的选择应遵循在满 足表面功能要求的前提下，尽量选用较大的粗糙度参数 值的基本原则，以便简化加工工艺，降低加工成本。
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表面结构代（符）号在图样上的标注
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在圆括号内给出无任何其他标 注的基本符号
在圆括号内给出不同的表面结 构要求
大部分表面有相同表面结构要求的简化标注
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在图样空间有限时的简化标注
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§4－3 R轮廓参数（表面粗糙度参数）的选用及检测
1．表面结构符号 2．表面结构代号
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1．表面结构符号
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2．表面结构代号
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表面结构代号的含义
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二、表面结构的符号及代号在图样上的标注
表面结构代（符）号可标注在轮廓线、尺寸界线或 其延长线上，其符号应从材料外指向并接触表面，其参 数的注写和读取方向与尺寸数字的注写和读取方方向一 致。必要时，表面结构代（符）号可用带箭头或黑点的 指引线引出标注。在不致引起误解时，表面结构要求还 可以标注在给定的尺寸线上。表面结构要求还可标注在 形位公差框格上方。
表面结构要求的名词解释
表面结构要求的名词解释表面结构是一种语言学概念，用于描述句子或短语在语法上的形态组织和组织关系，一般由语法规则决定。
它是我们对句子结构的直观感知和理解，涵盖了词汇、短语、句子等不同层次的语言单位。
表面结构通过语法规则将句子中的各个成分组织起来，并确定各个成分与句子的关系。
表面结构与深层结构相对应。
深层结构是句子的内在意义和语义的表示，表达说话者的思想和意图。
而表面结构则是通过句法规则对深层结构进行转换和映射，将句子转化为具体的语法形式。
表面结构是句子的外部形态，与句子的词序、词性、语法关系等有关。
在分析表面结构时，我们需要关注句子的词汇和短语的组织方式。
首先，我们要识别句子中的词汇，并确定它们的词性和词义。
然后，我们需要将这些词汇按照语法规则进行组合，形成短语和句子的结构。
这个过程涉及到词的层次和短语的层次。
在词的层次上，我们需要考虑词的形态和句法属性。
形态包括词的词形变化和语法功能。
词形变化指的是词的屈折变化，如名词的复数形式、动词的时态和人称等。
而语法功能指的是词在句子中的作用，如主语、谓语、宾语等。
通过词的形态和句法属性，我们可以确定词的位置和功能。
在短语的层次上，我们需要考虑短语的组合规则和句法关系。
短语是由两个或多个词组合而成的语言单位，可以作为一个整体在句子中发挥特定的语法作用。
短语的组合规则包括头部的选择和修饰成分的限制。
头部是短语中最重要的成分，其他成分对其进行修饰或限制。
句法关系指的是短语与其他短语之间的语法关系，如主谓关系、动宾关系等。
通过分析表面结构，我们可以了解句子的语法结构和组织方式。
这有助于我们理解句子的意义和进行语法分析。
表面结构不仅局限于句法层面，还可以涉及词义和语用层面的信息。
词义和语用信息可以通过语境推断和语用规则进行分析和理解。
总之，表面结构是句子的外部形态和语法结构，通过词汇和短语的组织方式来表示句子的结构和关系。
它是我们对句子结构的感知和理解，对于语言学和语法分析具有重要意义。
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第五章答案5-1略。
5-2何谓表面张力和表面能？在固态和液态这两者有何差别？解：表面张力：垂直作用在单位长度线段上的表面紧缩力或将物体表面增大一个单位所需作的功；σ=力/总长度（N/m）表面能：恒温、恒压、恒组成情况下，可逆地增加物系表面积须对物质所做的非体积功称为表面能；J/m2=N/m液体：不能承受剪应力，外力所做的功表现为表面积的扩展，因为表面张力与表面能数量是相同的；固体：能承受剪切应力，外力的作用表现为表面积的增加和部分的塑性形变，表面张力与表面能不等。
5-3在石英玻璃熔体下20cm处形成半径5×10－8m的气泡，熔体密度为2200kg/m3，表面张力为0.29N/m，大气压力为1.01×105Pa，求形成此气泡所需最低内压力是多少？解：P1（熔体柱静压力）=hρg=0.2×2200×9.81=4316.4Pa附加压力=2×0.29/5×10-8=1.16×107Pa故形成此气泡所需压力至少为P=P1+△P+P大气=4316.4+1.16×107+1.01×105=117.04×105Pa5-4（1）什么是弯曲表面的附加压力？其正负根据什么划分？（2）设表面张力为0.9J/m2，计算曲率半径为0.5μm、5μm的曲面附加压力？解：（1）由于表面张力的存在，使弯曲表面上产生一个附加压力，如果平面的压力为P0，弯曲表面产生的压力差为△P，则总压力为P=P0+△P。
附加压力的正负取决于曲面的曲率，凸面为正，凹面为负。
（2）根据Laplace公式：可算得△P=0.9×（1/0.5+1/5）=1.98×106Pa5-5什么是吸附和粘附？当用焊锡来焊接铜丝时，用挫刀除去表面层，可使焊接更加牢固，请解释这种现象？解：吸附：固体表面力场与被吸附分子发生的力场相互作用的结果，发生在固体表面上，分物理吸附和化学吸附；粘附：指两个发生接触的表面之间的吸引，发生在固液界面上；铜丝放在空气中，其表面层被吸附膜（氧化膜）所覆盖，焊锡焊接铜丝时，只是将吸附膜粘在一起，锡与吸附膜粘附的粘附功小，锉刀除去表面层露出真正铜丝表面（去掉氧化膜），锡与铜相似材料粘附很牢固。
5-6在高温将某金属熔于Al2O3片上。
（1）若Al2O3的表面能估计为1J/m2，此熔融金属的表面能也与之相似，界面能估计约为0.3J/m2，问接触角是多少？（2）若液相表面能只有Al2O3表面能的一半，而界面能是Al2O3表面张力的2倍，试估计接触角的大小？解：（1）根据Yong方程：将已知数据代入上式=0.7，所以可算得接触角约为45.6度（2）将已知数据代入Yong方程=0.8，可算得接触角约为36.9度。
5-7在20℃及常压下，将半径为10－3m的汞分散成半径为10－9m的小汞滴，求此过程所需作的功是多少？已知20℃时汞的表面张力0.47N/m。
解：此过程所需作的功应等于系统表面能的增加,即==59w5-8在2080℃的Al2O3（L）内有一半径为10－8m的小气泡，求该气泡所受的附加压力是多大？已知2080℃时Al2O3（L）的表面张力为0.700N/m。
解：根据公式，可算得△P=2×0.7/10－8=1.4×108N5-9 20℃时苯的表面张力为0.0289N/m，其饱和蒸气压为10013Pa，若在20℃时将苯分散成半径为10－6m的小滴，计算：（1）苯滴上的附加压力；（2）苯滴上的蒸气压与平面上苯液饱和蒸气压之比。
解：（1）根据公式，可算得△P=2×0.0289/10－6=5.78×104N（2）根据开尔文方程，简化为查得苯的密度为879kg/m3将已知数据代入公式右边==0.002=苯滴上的蒸气压与平面上苯液饱和蒸气压之比==1.0025-10 20℃时，水的饱和蒸气压力为2338Pa，密度为998.3kg/m3，表面张力为0.07275N/m，求半径为10－9m的水滴在20℃时的饱和蒸气压为多少？解：根据公式，可算得△P=2×0.07275/10－9=1.455×108N/m2根据开尔文方程，简化为，将已知条件代入可算得：=1.077P=6864Pa最后算得半径为10－9m的水滴在20℃时的饱和蒸气压P为6864Pa5-11若在101325Pa，100℃的水中产生了一个半径为10－8m的小气泡，问该小气泡能否存在并长大？此时水的密度为958kg/m3，表面张力为0.0589N/m。
解：根据公式，可算得附加压力为△P=2×0.0589/10－8=1.178×107Pa对于液体中的气泡，气泡的压力为P=P0—△P=101325—1.178×107﹤0所以该小气泡不能存在。
5-12 17℃时大颗粒的1，2－二硝基苯在水中的溶解度为0.0059mol/L，1，2－二硝基苯固体与溶液的界面张力为0.0257N/m，计算直径为10－8m的1，2－二硝基苯在水中的溶解度。
1，2－二硝基苯固体的密度为1565kg/m3。
解：根据公式，将已知数据代入，即=114.42，由此又可算得直径为10－8m的1，2－二硝基苯在水中的溶解度为0.029mol/L5-13在某一定温度下，对H2在Cu（s）上的吸附测得以下数据：其中V是不同压力下每克Cu上吸附H2的体积（标准状况），求朗格缪尔公式中的V s。
解：根据朗格缪尔公式公式两边乘以p,得以p/v对p做图，则斜率为1/v s所作图基本为直线，证明符合朗格缪尔等温式，斜率为0.0007，则Vs=1428.6L5-14 20℃时，乙醚－水、汞－乙醚及汞－水的界面张力分别为0.0107、0.379及0.375N/m，在乙醚与汞的界面上滴一滴水，求其接触角。
解：，5-15在真空下的氧化铝表面张力约为0.9N/m，液态铁的表面张力为1.72N/m，同样条件下液态铁－氧化铝的界面张力为2.3N/m，问接触角有多大？液态铁能否润湿氧化铝？解：=-0.814，，所以不能润湿。
5-16考虑四种联接作用：焊接、烧结、粘附接合和玻璃－金属的封接，请从原子尺度考虑，解释这些联接作用相互间有何差异？解：焊接：两种或两种以上材质（同种或异种）,通过加热或加压或二者并用,来达到原子之间的结合而形成永久性连接的工艺过程叫焊接.焊接时周围的条件，包括：母材材质、板厚、坡口形状、接头形式、拘束状态、环境温度及湿度、清洁度以及根据上述诸因素而确定的焊丝（或焊条）种类及直径、焊接电流、电压、焊接速度、焊接顺序、熔敷方法、运枪（或运条）方法等。
焊件坡口及表面如果有油（油漆）、水、锈等杂质，熔入焊缝中会产生气孔、夹杂、夹渣、裂纹等缺陷，给焊接接头带来危害和隐患。
烧结：是赋予材料性能的一种高温处理工艺，原子向接触点的扩散使颗粒间行形成粘结，进一步扩散最终填满各种剩下的孔隙并使材料的致密度提高。
是粉末或粉末压坯加热到低于其中基本成分的熔点的温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。
烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得所需的物理、机械性能的制品或材料。
低温预烧阶段:在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发，压坯内成形剂的分解和排除等。
中温升温烧结阶段:此阶段开始出现再结晶，在颗粒内，变形的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时表面的氧化物被还原，颗粒界面形成烧结颈。
高温保温完成烧结阶段:此阶段中的扩散和流动充分的进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使孔隙尺寸和孔隙总数有所减少，烧结体密度明显增加。
粘附现象的本质和吸附一样都是两种物质之间表面力作用的结果。
粘附作用可通过两相相对滑动时的摩擦、固体粉末的聚集和烧结等现象表现出来。
玻璃和金属的封接，受许多因素的支配。
影响封接件最主要的因素有如下四方面：（1）金属的氧化在玻璃与金属气密封接前，通常把金属适度氧化，健金属氧化物处于玻璃与金属之间。
这一步骤对封接是十分必要的，也是玻璃封接的一种微观调控手段。
金属的氧化处理，是影响玻璃与金属封接最重要的因素，其中氧化机理是探讨封接技术的关键问题。
（2）玻璃和金属的膨胀系数玻璃和金属膨胀系数的一致性，是形成良好封接的宏观调控手段。
当玻璃熔体与金属封接时，处于高温下的玻璃有足够的粘滞流动性。
它一面变形，一面随着金属的热收缩曲线而收缩。
然而，随着温度的降低，玻璃逐渐失去其流动性，以致跟不上金属的热收缩而逐渐从金属的收缩曲线上分离开来。
该变化既连续，又取决于冷却速率，因而无法确定哪一点温度是玻璃从金属收缩曲线上分出来的特定温度。
通常为方便起见，用一特定温度T M来表示玻璃固着于金属时的状态。
这就是说，当T﹥T M，玻璃具有完全的流动性，且不产生应力。
当T﹤T M，封接玻璃沿着固有的热收缩曲线收缩，这个特定温度T M称为固化温度，它与玻璃的应变温度甚为接近。
在任意温度T时，产生与金属间的收缩差⊿d，并在封接件内产生与⊿d成比例的应力。
当应力超过玻璃的强度极限时，玻璃即遭到破坏，影响封接件气密性。
在固化温度T M以下，两者热收缩曲线的相对关系实质上反映了膨胀系数的匹配程度，即从T M起始的玻璃与金属的收缩差应为：⊿d=（a g-a m）（T M-T）（1-1）式1-1中a g与a m分别表示各种玻璃和金属从T M到两者匹配温度T的膨胀系数。
为了使玻璃消除永久应力，封接件需经退火，良好的退火对封接质量有着重要的意义。
退火后的封接件不应快速冷却，因为金属比玻璃的导热性好，因而金属比玻璃冷得快。
当金属和玻璃的膨胀系数相同时，这种不同的冷却速率导致金属比玻璃收缩大，当玻璃失去流动性后，金属就不得不在窄的范围内冷却，两者长度的改变影响到玻璃和金属的附着能力。
如果开始快速冷却的温度超过玻璃的影响退火温度下限，玻璃将处于拉伸状态。
为了防止这种拉应力的产生以及为了使玻璃略带压力，玻璃和金属封接后，往往在煤气火焰上单独地加热金属部分。
（3）玻璃的强度和界面扩散在考虑到玻璃和金属膨胀系数匹配的基础上，提高破璃的机械强度、尤其是抗拉强度，这对于封接件受到热冲击或者因温度梯度引起的热应力乃至受到使用中的外力时都是有利的。
一般玻璃的抗压强度可以很高，达到600～1500MPa，而抗拉强度极低仅是抗压强度的1O%左右。
实际上只是抗拉强度会出现问题。
如有可能，采用结晶化破璃封接，这是提高玻璃抗拉强度的有效途径，它通常可以达到原始玻璃抗拉强度的3～5倍，甚至5倍以上。
必须指出，封接处大量气泡（尤其是成串气泡）的存在是很有害的，因为它能降低机械强度和造成慢性漏气。
溶解在金属中的气体在封接加热时放出，是产生气泡的一个原因，这在钨、钼、铂等金属是少见的，而镍、铁及其合金较多。