第8章材料的表面改性

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第8章工程材料强化与韧化的主要途径PPT课件

图8-10 晶粒尺寸与强度的关系
●细晶强化还受温度影响。
一般来说，高于1/2T溶时,晶界滑动成为材料形变的重要组成部分。晶粒越细，单位体积内晶界面积越多，越容易滑动，这就导致高
温下细晶材料反比粗晶材料为软。
因此，高温合金一般希望获得粗晶组织。
●生产中细化晶粒的一些途径：例如，对铸态使用的合金—— 可通过合理控制合金的熔炼和铸造工艺来细化晶粒，如增大过冷度、加入变质剂、进行搅拌或振动凝固等；对热轧或冷变形后退火使用的合金—— 可通过控制变形度、再结晶退火的温度和时间来细化晶粒；对热处理强化使用的合金—— 可通过控制加热和冷却工艺参数，利用相变重结晶来细化晶粒。
位错的运动； ✓ 溶质原子常常被吸附在位错线的附近，降低了位错的能量，阻碍其运动。固溶强化的影响因素 ✓ 溶剂原子与溶质原子的直径、电化学特征等的差异 ✓ 固溶体的类型
✓ 溶质的加入量 △σss = 2△τss = ΣΚiСi
● 几乎所有对综合力学性能要求较高的结构材料都是以固溶体作为最主要的相组成物.
概念：金属材料在再结晶温度以下塑性变形(冷塑性变形)时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象，称冷变形强化或加工硬化。
冷变形强化的原理金属在塑性变形过程中，晶粒破碎、晶格扭曲的程度不断加重，位错密度不断增加,使得弹性应力场不断增大，位错间的交互作用不断增强。因而，位错运动的障碍越来越多、阻力越来越大，导致位错的运动越来越困难，这时需要更大的力才能克服障碍而使位错运动或产生新的位错，从而使材料的强度、硬度增加。
8.2.4 第二相强化(分散强化)
概念通过基体中分布细小弥散的第二相粒子(质点)而产生强化的方法，称为第二相强化或分散强化。第二相粒子强化比固溶强化的效果更显ห้องสมุดไป่ตู้，但对塑性、韧性产

高分子材料的表面改性.详解

XPS （X-ray photoelectron spectroscopy）
通过用X射线辐照样品，激发样品表面除 H、He以外所有元素
中至少一个内能级的
光电子发射，并对产生的光电子能量进行
分析，以研究样品表
面的元素和含量。
Ek为光电子动能；hν为激发光能量；
EB为固体中电子结合能；Φ为逸出功
电晕放电处理方式
1. 在薄膜的生产线上进行，即通常所说的热膜处理。优点：处理效果好；限制性：适用于处理完就使用的场合，比如马上用于印刷、涂布或复合； 2. 在薄膜的再加工线上进行，及通常所说的冷膜处理。限制性：处理效果与薄膜存放时间有关。处理完后就应用。
3. 进行两次处理。
既在生产线上处理，又在再加工线上处理，为了保证使用前的表面质量
以等离子体存在的星系和星云
人造等离子体示例
地球上，等离子体的自然现象：如闪电、极光等；人造等离子体，如霓虹灯、电弧等。
PbPb N Ca Na Cl
Pb
500
400
300
200
100
0
Binding Energy (eV)
XPS analysis showed that the red pigment used on the mummy wrapping was Pb3O4 rather than Fe2O3
Analysis of Carbon Fiber- Polymer Composite Material by XPS
C/O比与电流强度的关系与上述表面张力和剥离力类似，可见 LDPE表
面张力的增大和剥离力的提高与表面含氧量的增加有密切的关系。
7.2 火焰处理和热处理
● 火焰处理是用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬间高

武理833大纲

武理833大纲
以下是武汉理工大学材料科学与工程833材料科学基础考研的大纲，主要分为以下几个部分：
1. 第一章：原子结构与元素周期表
原子的电子构型和周期表
原子能级和光谱
化学键和分子结构
2. 第二章：分子结构和分子光谱
分子能级和光谱
分子振动和转动光谱
电子光谱和X射线光谱
3. 第三章：晶体结构和晶体物理学基础
晶体结构和晶格振动
热力学基础和相图
晶体生长和缺陷
4. 第四章：固体表面和界面
表面能和表面张力
表面吸附和表面改性
界面现象和界面反应
5. 第五章：材料力学性能
应力和应变行为
材料的弹性、塑性和脆性
断裂和疲劳行为
6. 第六章：材料物理性能
电学性能（导电、介电、热电等）
磁学性能（磁导、磁畴、磁致伸缩等）
光学性能（折射、反射、吸收等）
7. 第七章：材料化学性能
氧化、腐蚀和防护
化学反应动力学和催化作用
电化学和电池性能
8. 第八章：材料制备与合成
熔炼、铸造、轧制等传统制备方法
化学气相沉积、物理气相沉积等薄膜制备技术
溶胶-凝胶法、水热法等特种制备技术
9. 第九章：材料科学中的计算机模拟与计算方法
材料科学中的计算机模拟方法（蒙特卡罗、分子动力学等）材料性能的计算机预测与优化设计
10. 第十章：材料科学前沿进展与展望
新材料、新工艺和新应用的发展趋势
材料科学的未来挑战和机遇。

高分子表面化学改性

表面化学改性摘要：表面改性就是指在保持材料或制品原性能的前提下，赋予其表面新的性能，如亲水性、生物相容性、抗静电性能、染色性能等，或者促使聚合物或者某些非聚合物材料成为一种具有特殊功能性的材料。

表面改性的方法有很多报道，最简单的可以归结为两类:化学改性、物理改性。

本报告主要介绍一些非聚合物本体表面通过在表面接枝聚合物等化学反应方法的表面改性和一些聚合物本体表面的化学改性。

通过化学改性，得到在某一方面有具体应用的功能材料。

关键词：化学改性，聚合物，表面1非聚合物本体表面通过在表面接枝聚合物等化学反应方法的表面改性生物材料由于在使用的过程当中会存在非特异蛋白不可控的吸附，导致生物材料与生物体会产生凝固、补体激活血小板粘附,免疫反应等反应，所以作者首先是研究在硅晶片表面接枝聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮有着很好的抗蛋白吸附性，且作为生物材料方面的应用有着悠久的历史。

作者通过图1所示的合成路径，采用表面—引发ATRP自由基活性聚合得到了在硅表面上接枝聚合物链长度和密度可控的聚乙烯吡咯烷酮改性的硅表面，再研究了其抗蛋白性质与接枝聚合物的长度和密度的关系。

图1受此表面改性的方法的启发，作者进一步研究了利用嵌段共聚物改性的表面用于结合数量和活性可控的生物大分子。

其研究背景是相比于传统表面引发自由基聚合，在表面接枝聚合物刷采用可控活性自由基聚合技术可以使表面结构的厚度，结构和组成得到精确的控制。

且利用聚合物与酶蛋白的结合，可以使材料表面具有生物催化活性，本文的主要介绍在硅晶片表面接枝合成POEGMA-co-PGMA 嵌段聚合物刷，其机理如图2，首先采用表面—引发ATRP 自由基活性聚合合成POEGMA片段，POEGMA具有抗蛋白吸附特性，然后控制第一段的长度10nm,利用电子活化再生原子转移自由基聚合合成POEGMA-co-PGMA 嵌段共聚物，PGMA带有环氧基团，能够与酶蛋白上的氨基或者羧基发生开环反应，从而接上酶蛋白，最后得到具有生物活性的硅表面。

陶瓷工艺学习题答案

一、绪论及陶瓷原料1、传统陶瓷和特陶的相同和不同之处？2、陶瓷的分类依据？陶瓷的分类？3、陶瓷发展史的四个阶段和三大飞跃？4、宋代五大名窑及其代表产品？5、在按陶瓷的基本物理性能分类法中，陶器、炻器和瓷器的吸水率和相对密度有何区别？6、陶瓷工艺学的内容是什么？7、陶瓷生产基本工艺过程包括哪些工序？8、列举建筑卫生陶瓷产品中属于陶器、炻器和瓷器的产品？9、陶瓷原料分哪几类？10、粘土的定义？评价粘土工艺性能的指标有哪些？11、粘土是如何形成的？高岭土的由来和化学组成；12、粘土按成因和耐火度可分为哪几类？13、粘土的化学组成和矿物组成是怎样的？14、什么是粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标？15、粘土在陶瓷生产中有何作用？16、膨润土的特点；17、高铝质原料的特点和在高级耐火材料中的作用；18、简述石英的晶型转化在陶瓷生产中有何意义？19、石英在陶瓷生产中的作用是什么？20、各种石英类原料的共性和区别，指出它们不同的应用领域；21、长石类原料分为哪几类？在陶瓷生产中有何意义？22、钾长石和钠长石的性能比较；23、硅灰石、透辉石、叶腊石（比较说明）作为陶瓷快速烧成原料的特点；24、滑石原料的特点，为什么在使用前需要煅烧？25、氧化铝有哪些晶型？为什么要对工业氧化铝进行预烧？26、氧化锆有哪些晶型？各种晶型之间的相互转变有何特征？27、简述碳化硅原料的晶型及物理性28、简述氮化硅原料的晶型及物理性能。

二、粉体的制备与合成1、解释什么是粉体颗粒、一次颗粒、二次颗粒、团聚？并解释团聚的原因。

2、粉体颗粒粒度的表示方法有哪些？并加以说明。

3、粉体颗粒粒度分布的表示方法有哪些？并加以说明。

4、粉体颗粒粒度测定分析的方法有哪些？并说明原理。

5、粉体颗粒的化学表征方法有哪些？6、粉碎的定义及分类，并加以说明。

7、常用的粉碎方法有哪些？画出三种粉碎流程图。

8、机械法制粉的主要方法有哪些？并说明原理。

9、影响球磨机粉碎效率的主要因素有哪些？10、化学法合成粉体的主要方法有哪些？并说明原理。

材料改性与表面工程

材料改性与表面工程镁合金被誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”。

他是金属结构材料中最轻的一种，镁合金从早期被应用于航空航天工业到目前在汽车材料、光学仪器、电子电信、军工工业等方面的应用有了很大发展。

但是镁合金的耐蚀性耐磨性硬度及耐高温性能较差，在某种程度上又制约了镁合金材料的广泛应用。

采用冷喷涂技术在镁合金表面喷涂覆盖上一层致密的保护膜，是解决镁合金腐蚀和磨损问题，提高镁合金铸件使用寿命，拓宽镁合金应用范围的关键之一。

1．冷喷涂原理和特点超音速冷喷涂（简称冷喷涂）是近年发展起来的一种新型涂层制备工艺，常以金属材料（如钛、镍、钨、钴、铜、合金等）[1-5]为喷涂材料进行金属表面改性和功能涂层的制备。

冷喷涂技术[6]就是将经过一定低温预热的高压（1.5～3.5MPa）气体（N2、He 或压缩气体）分两路，一路通过送粉器，携带经预热（100～600℃）的粉末粒子（1～50 m）从轴向送入高速气流中；另一路通过加热器使气体膨胀，提高气流速度（300～1200 m／s），最后两路气流进入喷枪，在其中形成气─固双相流，在完全固态下撞击基体，通过较大的塑性变形而沉积于基体表面形成涂层。

在喷涂过程中，喷枪距离为 5～30 mm。

冷喷涂实现低温状态下的金属涂层沉积，具有如下主要优点：其一，喷涂粉末在加工过程中工作温度低，几乎无氧化现象，涂层表面组织均匀；其二，涂层密度大、结合强度高；其三，涂层材料适用广泛，可制备硬度大、耐磨性高、强度高的涂层；其四，可以加工具有特殊物理化学性质的涂层；其五，组织稳定；其六，涂层表面具有残余的压应力，使耐疲劳性增加；其七，喷涂粉末可以回收再利用。

2.国内外用冷喷涂技术在镁合金基体上喷涂铝合金涂层的研究现状Yongshan Tao[7]等人用冷喷涂的方法在AZ91D镁合金表面沉积一层纯铝涂层，发现涂层中存在微米尺寸的裂纹和孔洞，涂层颗粒边界处中形成了新的界面和亚晶相；在质量分数为3.5%的中性NaCl溶液中浸渍后发现涂层的抗点蚀性能比具有相似纯度的铝块好。

第八章表面改性和功能材料精品文档

如：粘土-水分散体系中加入阳离子表面活性剂，活性剂吸附在粘土表面形成有机层。它在油中的分散性和悬浮性很好。
第二节表面层压改性
表面层压
表面层压有湿式层压和干式层压，又分为：挤出层压热熔层压共挤出层压热压粘结层压
1、湿式和挤出层压
（1）湿式层压
以液体胶粘剂将两片膜压合的一种技术。
所使用的胶粘剂有：聚乙烯醇水溶液和聚醋酸乙烯乳液。
（3）容易剥离的涂层
为保护塑料制品表面不受污染和伤害而涂布的体层，不需要时即可剥离。如印刷电路版制作或平版印刷。
第四节表面非电解镀改性
通过化学的氧化还原反应，使用还原剂将金属离子变成金属原子并在坯料上析出而形成镀层，称为非电解镀。
一般，离子化倾向小的金属（金，银，铜）等用还原能力弱的葡萄糖、甲醛等进行化学镀。比铜难析出的Ni,Co等离子，要使用还原能力强的次亚磷酸（HPO2H2)、氢化硼等作还原剂进行化学镀。
4、界面活性剂处理
外部处理：将塑料浸渍在界面活性剂溶液中，形成界面活性剂层。
添加处理：在不改变塑料本性特性的条件下，添加界面活性剂。
5、表面接枝处理
（1）接枝反应
光、高能射线或低温等离子体可引发表面接枝反应。如用 Γ射线照射Al2O3表面，可产生自由基，它能使苯乙烯在表面聚合，以致改变Al2O3的表面性质。辐射接枝法有：直接接枝法；预辐射接枝法；和过氧化物接枝法。 A：直接接枝法：
（2）挤出层压
又称挤出涂布或多层重叠结构层压。将聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚体、离子型聚合物等从挤出机模具内挤出。利用其所形成的膜呈熔融状态与基材压合粘接，冷却后为层压制品。
2、共挤出层压
将一种或不同种类的树脂进行加热，使之成为熔融状态，并在模内部的开口部位挤合而制取多层薄膜的一种方法。

第八章表面、相界和晶界

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图5.1.5 重构表面示意图
26
4）结构重排与双电层
表面力的作用：液体: 总是力图形成球形表面来降低系统的表面能。固体: 使固体表面处于较高的能量状态(因为固体不
能流动), 只能借助于离子极化、变形、重排并引起晶格畸变来降低表面能，其结果使固体表面层与内部结构存在差异。
威尔（Weyl）等人基于结晶化学原理，研究了晶体表面结构，认为晶体质点间的相互作用，键强是影响表面结构的重要因素，提出了晶体的表面双电层模型，如图5.1.6、5.1.7所示。
这种理想表面作为半无限的晶体，体内的原子的位置及其结构的周期性，与原来无限的晶体完全一样。 (图5.1.1 理想表面结构示意图 )
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图5.1.1 理想表面结构示意图
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2. 动态表面原子状态
（1）定义：动态表面原子状态：是指在0K以上时，表面原子由于热运动而构成多种缺陷存在的非光滑表面。
第八章表面、相界与界面
第一节总述
固体的界面可一般可分为表面、相界、晶界：
1）表面:表面是指固体与真空或与本身蒸气接触的界面。 2）相界面:相邻相之间的交界面称为相界面。相界面有三类，
如固相与固相的相界面（s／S）；固相与气相之间的相界面（s／V）；固相与液相之间的相界面（s／L）。 3）晶界：相同材料相同结构的两个晶粒之间的边界。界面:两个独立体系的相交处，包括表面、相界和晶界。本章主要从物理化学的角度对有关固体界面及其一些问题作简要介绍。
多数情况下吸附是介于上述二者之间，即在固体吸附剂和吸附物之间共有电子，并且经常是不对称的。
对于离子晶体，表面主要取决于晶格能和极化作用。
②分子引力，也称范德华(van der Walls)力

高分子材料的改性与改性实验

高分子材料的改性与改性实验
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04
高分子材料改性的实验流程
02
高分子材料改性的重要性
05
高分子材料改性实验的注意事项
03
高分子材料改性的方法
06
高分子材料改性实验的应用前景
实验材料：详细列出实验所需的材料和设备
实验步骤：详细描述实验的操作步骤和过程
实验分析：对实验结果进行分析和解释
实验结论：总结实验结果，提出结论和建议
06
高分子材料改性实验的应用前景
在工业生产中的应用
高分子材料改性实验在电子工业中的应用
高分子材料改性实验在汽车工业中的应用
高分子材料改性实验在建筑材料工业中的应用
05
高分子材料改性实验的注意事项
安全问题
实验过程中必须穿戴防护设备，如手套、口罩、护目镜等
实验过程中应避免接触高温、高压、有毒有害物质
实验过程中应遵守实验室安全规定，如禁止吸烟、饮食等
实验结束后应妥善处理废弃物，避免环境污染
实验设备与试剂管理
实验设备：选择合适的设备，如搅拌器、加热器等，确保实验顺利进行。试剂管理：妥善保管各种试剂，避免污染和变质，确保实验结果的准确性。实验环境：保持实验室清洁、通风，避免外界因素对实验结果的影响。安全防护：遵守实验室安全规定，穿戴防护设备，确保实验人员的安全。
降低成本
改性可以使材料更加环保，减少废弃物的产生，降低环保成本
通过改性，可以提高材料的性能，降低生产成本
改性可以使材料更加耐用，减少维修和更换成本

210998556_硬脂酸改性氢氧化镁及表征

【试验研究】硬脂酸改性氢氧化镁及表征欧乐明，罗伟，冯其明，刘琨（中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙 410083）摘要：使用硬脂酸对氢氧化镁进行表面改性，研究了改性剂用量、改性温度和改性时间等因素对氢氧化镁表面改性的影响。

在硬脂酸用量5%，改性温度70℃，改性时间90min，Mg(OH)2浆料浓度10%，转速1 000r/min的条件下制备的产品性能优良，活化指数达99.8%。

使用粒度分析、粘度分析、红外光谱和热分析对产物进行了详细的表征，结果表明：氢氧化镁经硬脂酸改性后，粒度由9.83μm降至8.73μm，在液体石蜡中的粘度较改性前明显降低，硬脂酸分子在氢氧化镁表面发生吸附键合，形成硬脂酸盐，其化学组成为9CH 3C 16H 32COOMgOH·(CH 3C 16H 32COO)2Mg。

关键词：氢氧化镁；硬脂酸；表面改性；表征中图分类号：TQ132.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9386(2007)03-0035-04Surface Modification of Magnesium Hydroxide by Stearic Acid and CharacterizationOu Leming, Luo Wei, Feng Qiming, Liu Kun(School of Mineral Processing and Bioengineering, Central South University,Changsha 410083, China)Abstract: The surface modification of magnesium hydroxide by stearic acid was investigated. The optimal additive amount of stearic acid, reaction time and temperature were studied. The results showed that the products with excellent modification effect as well as 99.8%activation index was prepared in the conditions of 70℃, 10% Mg(OH)2, with 5% stearic acid added and stirring at 1 000/min for 90min.Particle size distribution and viscosity of the products were analyzed. Thermal analysis and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were used to characterize the composite. It indicates that the particle size of magnesium hydroxide is reduced from 9.83μm to 8.73μm and its viscosity in atoleine is also decreased after surface modification. FT-IR and TG-DSC study show that the stearic molecules are absorbed onto the surface of magnesium hydroxide mainly by ionic bond and stearate is formed with the composition of 9CH 3C 16H 32COOMgOH ·(CH 3C 16H 32COO)2Mg.Key words: magnesium hydroxide; stearic acid; surface modification; characterization无机氢氧化物作为新型的阻燃剂，不仅拥有良好的阻燃和抑烟效果，而且具有优良的填充性能。

高分子物理与化学第8章高分子的化学反应

①纤维素的酯化纤维素由葡萄糖环一反式结构连接而成的大分子化合物，其中糖环上含有许多羟基，可以和多种酸反应成酯，常用有硝酸、乙酸、丙酸和丁酸等。由于纤维素分子间有强的氢键，高的取向度和结晶度，不溶解于一般溶剂中，高温下分解而不熔融，所以反应前，要设法使其溶胀或溶解。
②聚乙烯醇的制造乙烯醇是很不稳定的化合物，要异构成乙醛，因此聚乙烯醇用聚乙酸乙烯酯的醇解来制取。工业上聚乙酸乙烯酯是在甲醇溶液中聚合的，甲醇又是聚乙酸乙烯酯的醇解剂。聚合后的聚合物溶液直接加碱（NaOH）催化剂进行醇解。醇解在常温下进行。碱和酸都可催化醇解反应，碱的效果好，速度快、副反应少。
功能高分子可分为化学功能和物理功能，化学功能的有离子交换树脂、螯合高分子、氧化还原树脂、光敏型高分子、高分子试剂和药物、高分子催化剂等物理功能的有高分子导体、高分子半导体、电刺激伸缩、荧光、发光高分子等
功能高分子的制法：一种是将功能团接到母体聚合物上去；另一种是用有功能团的单体进行聚合或共聚。
阳离子交换树脂是交联的聚苯乙烯颗粒在浓硫酸作用下，在苯环上磺化，产生磺酸基，随后慢慢用碱中和，得到磺酸钠基团，成阳离子交换基。其中钠离子可和水中其他金属离子发生交换作用，去除水中的重金属离子。当磺酸根吸满重金属离子后，还可用氯化钠水溶液，进行再生，重新形成钠盐。用盐酸处理则变成磺酸基团，可去除水中重金属离子。
-CH2-CHCONHOC-CH2-
⑫由于高分子不挥发，即使溶解也由于溶解性能和基团在分子链上分布不同而不同，不同的分子在反应中反应生成的基团在链上分布不同。因此，不能用简单的重结晶来提纯。而且，溶液粘度高使搅拌、传热、过滤等化工过程变得复杂困难。
②反应中大分子链的聚合度总是有不同程度的变化，所谓的聚合物分子量不变仅指仍处在某一个范围内。和小分子不一样，分子量变化不能说有新物质生成。 ③高分子化学反应虽然也用反应式来表示，但只表示大分子链上某些链节发生了反应，没有说明多少单元参加了反应，在哪些链节上发生了反应。

表面工程考点汇总

表面工程葵花宝典第一章：表面工程技术概论考点1：表面工程的概念：从材料的表面特性出发，利用表面改性技术、涂镀层技术和薄膜技术，使材料表面获得原来没有的新性能的系统工程。

考点2：润湿：固体表面与液体接触时原来的固相-气相界面消失，形成新的固相-液相界面的现象。

润湿是液体与固体表面接触时产生的一种表面现象，液体对固体表面的润湿程度可以用液滴在固体表面的散开程度来说明考点3：表面技术按作用原理分类：原子沉积、颗粒沉积、整体覆盖、表面改性。

第二章：材料表面工程技术基本理论考点4：在几个原子范围内的清洁表面其偏离三维周期性结构的主要特征是表面弛豫、表面重构和表面台阶结构、表面偏析、化合物、化学吸附考点5：表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状误差，也称微观粗糙度考点6：吸附、吸收和化学反应是固体与气体发生作用的三种表现考点7：按几何特征，晶体表面缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类考点8：表面平整一般采用磨光、滚光、抛光及刷光和振动磨光(1)磨光是借助粘有磨料的特制磨光轮(或带)的旋转，以磨削金属零件表面的过程(2)滚光是将成批零件与磨削介质一起在滚筒中作低速旋转，靠零件和磨料的相对运动进行光饰处理的过程(3)抛光是用抛光轮和抛光膏或抛光液对零件表面进一步轻微磨削以降低粗糙度，也可用于镀后的精加工(4)刷光是把刷光轮装在抛光机上，用刷光轮上的金属丝(钢丝、黄铜丝等)刷，同时用水或含某种盐类，表面活性剂的水溶液连续冲洗去除零件表面锈斑、毛刺、氧化皮及其他杂物(5)振动磨光是将零件与大量磨料和适量抛磨液置入容器中，在容器振动过程中使零件表面平整光洁考点9：基体表面清洁的目的是：(1)作为前序处理工艺的一部分，为下一涂装或其他表面加工(如电镀、热喷涂等)打基础(2)作为一项单独表面处理技术，可提高工件寿命或恢复工件原状态或节能需要(锅炉清除水垢，提高热效率)；(3)消除工件(设备)隐患，提高安全性(如传热设备局部过热可通过清洗来解决)，消毒、灭菌，除放射性污染，有利于人体健康考点10：喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强力的撞击作用，打掉其上的污垢物，达到清理或修饰目的的过程考点11：喷丸的原理和设备与喷砂相似，只是采用的磨料不同。

第8章聚合物填充体系与短纤维增强体系

轻质碳酸钙的显微照片如图8-1所示。
第8章聚合物填充体系与短纤维增
5
强体系
在塑料制品中采用碳酸钙作为填充剂，不仅可以降低产品成本，还可改善性能。例如，在硬质PVC中添加5～10份的超
细碳酸钙，可提高冲击强度。碳酸钙广泛应用于PVC中，可制造管材、板材、人造革、地板革等，也可用于PP、PE等塑料中，在橡胶制品中也有广泛的应用。
第8章聚合物填充体系与短纤维增
1
强体系
由于聚合物填充改性在工艺、设备上与共混改性相似，乃至在原理上也可以借鉴一些聚合物共混的理论，因而，聚合物填充体系可以视为广义的共混体系。
聚合物中添加填充剂的目的，有的仅仅是为了降低成本，但更多的是为了改善性能。
纤维增强是提高聚合物力学性能的重要手段。短纤维增强聚合物复合材料的制备方法与共混方法接近，也将在本章进行简介。
(2) 陶土
陶土，又称高岭土，是一种天然的水合硅酸铝矿物，
经加工可制成粉末状填充剂，相对密度2.6。
作为塑料填充剂，陶土具有优良的电绝缘性能，可用
于制造各种电线皮。在PVC中添加陶土，可使电绝缘性能
大幅度提高。
陶土在橡胶工业上也有应用，可用作NR、SBR等的补
强填充剂。
第8章聚合物填充体系与短纤维增
第8章聚合物填充体系与短纤维增强体系
内容提要：首先介绍填充剂与增强纤维的种类、性能，填充剂的表面改性与界面特性，然后分别介绍聚合物增强体系、填充阻燃体系和天然材料／聚合物复合体系。
聚合物的填充体系，是指在聚合物基体中添加与基体在组成和结构上不同的固体添加物制备的复合体系。这样的添
加物称为填充剂，也称为填料。“填充”一词有增量的含义。某些填充剂，确实是主要作为增量剂使用的。但随着材料科学的发展，越来越多的具有改性作用或特殊功能的填充剂被开发出来。

第八章表面改性技术

第八章表面改性技术1：表面改性：是指采用某种工艺手段使材料表面获得与其机体材料的组成结构性能不同的一种技术。

2：表面形变强化原理：通过机械手段（滚压、内挤压、喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层，此形变硬化层的深度可达0.5~1.5mm。

3：形变硬化层中产生的两种变化：组织结构上，亚晶粒极大地细化；形成了高的宏观残余压应力。

4：感应加热的物理过程：当感应线圈通以交流电后，感应线圈内即形成交流磁场，置于感应线圈内的被加热零件引起感应电动势，所以在零件内将产生闭合感应电流即涡流。

5：硬化层深度：由于工件内部传热能力较大，硬化层深度总小于感应电流投入深度，频率越高，涡流分布越陡，接近电流透入深度处的电流越小。

6：淬火后的组织和性能：感应加热表面淬火获得的表面组织是细小隐晶马氏体，碳化物呈弥散分布。

表面硬度比普通淬火时高2~3HRC。

提高疲劳强度，感应加热表面淬火工件表面氧化、脱碳小，变形小，质量稳定。

7：选择功率密度要根据零件尺寸及淬火条件而定。

8：金属表面化学热处理过程：活性原子被工件表面吸附并溶入表面，溶入表面的原子向金属表面层扩散渗入形成一定厚度的扩散层，从而改变工件表层的成分、组织和性能。

渗层与基体之间冶金结合，渗层不容易脱落，可承受高载荷，高冲击。

9：气体渗碳：气体渗碳是目前生产中应用最广的一种渗碳方法，工业上一般有井式炉滴注式渗透和贯通式气体渗碳两种，它是在含碳的气体介质中通过调节气体渗碳气氛来实现渗碳的目的，按渗碳介质气氛中的基本渗剂可分为甲烷、丙烷和丁烷。

10：一般气体渗碳多用930℃的高温处理，C在高温中才能发生显著的扩散。

11：渗碳层的性能指标：表面硬度；渗层深度；心部硬度。

12：渗金属：渗金属方法是使工件表面形成一层金属碳化物的一种工艺方法，即渗入元素与工件表层中的碳结构形成金属碳化物的化合物层，此类工艺方法适用于高碳钢。

13：渗金属形成的化合物层一般很薄，约0.005~0.02mm。

第八章表面复合处理技术

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单一的表面技术，往往有一定的局限，满足不了对材料使用的高性能要求。综合运用两种以上的表面处理技术进行表面复合离子处理，具有突出效果的表面复合离子处理技术，在德国、日本、法国、美国等发达国家已得到广泛应用。比如：渗钛与离子渗氮的复合，在工件表面形成硬度极高、耐磨性又好且耐腐蚀的TiN化合物层，其在性能上十分明显地高于单一的渗钛层和单一的离子渗氮层；激光与离子渗氮的复合，钛合金经激光处理再渗氮，硬化层硬度从单纯的离子渗氮处理的HV 600提高到HV 790；
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复合涂层
多层硬质复合膜（TiN+MoS2）纳米多层膜：氮化物／氮化物： TiN／NbN(51GPa), 碳化
物／碳化物：TiC／VC(52GPa)，氮化物或碳化物／金属： TiN／Nb(52GPa)
纳米超硬混合膜：nc—MeN／氮化物；要采用表面复合处理？试分析离子渗氮与喷丸复合处理的优点？
4. 电镀与有机涂层的复合； 5. 热喷涂与封闭和有机涂层的复合； 6. 热喷涂与激光重熔的复合； 7. 8. 9.
采用激光重熔工艺可使等离子喷涂涂层表而光滑，孔隙度显著降低。表面强化与固体润滑的复合；既减摩又抗磨多道工艺形成多层复合膜层；多种薄膜技术和改性技术的复合：离子束辅助沉积是把离子束注入与气相沉积镀膜技术相结合的复合表面离子处理技术。等离子体渗与气相沉积复合：PD＋PCVD 激光与气相沉积技术复合：LCVD 喷丸与离子氮化复合处理
有机涂层通常包括底层提高结合力和抗蚀性可通过磷化处理面层满足功能要求根据要求选择和中间层增加屏蔽作用和功能作用热喷涂与激光重熔的复合
第八章表面复合处理技术
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表面复合处理技术是指将两种或多种表面技术以适当的顺序和方法复合在一起，或以某种表面技术为基础制造复合涂层的技术。表面复合处理技术有两层含义：一层是“膜层或涂层”的优化设计，特别是“多层膜层、膜系” 的优化设计，使膜层材料或涂层材料“物尽其用”；另一层含义是通过各种表面处理技术的优化组合，使各类表面技术“各展所长”。