表面工程学基础理论
表面工程技术及其应用
2) 德国大众从1941年开始再制造，到2004年已再制造发动机 748万台，变速器240万台。
3) 以色列将一台价值200万美元废旧波音747客机再制造成货机 后，售价达到8000万美元。
表面工程技术的发展
1. 传统的表面工程技术：表面热处理、表面渗碳及油漆技术。
1) 秦兵马俑宝剑表面是采用铬盐氧化工艺处理；“唐三彩”及 “景泰蓝”的处理工艺。
2) 高分子涂装技术：50年代油性涂料、天然树脂涂料→合成树 脂→水系涂料。
3) 传统的表面淬火：火焰加热→高频加热→激光束、电子束淬 火。
广州电视塔
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表面工程技术的应用—铁路交通
和谐号高速列车
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表面工程技术的应用—钻井平台
深水半潜式钻井平台COSLINNOVATOR(2011.10)
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表面工程技术的应用—舰船
辽宁舰航母
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表面工程技术的应用—舰船
辽宁舰航母
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表面工程技术在船舶机械零件中的应用
表面工程技术在柴油机气阀中的应用。 表面工程技术在曲轴等轴类零件中的应用。 表面工程技术在柴油机气缸盖阀座中的应用。 表面工程技术在尾轴耐磨衬套中的应用。 表面工程技术在柴油机燃烧室中的应用。 表面工程技术在船舶钢构件防腐中的应用。 表面工程技术在巴氏合金薄壁轴瓦中的应用。 表面工程技术在船舶其它机械零件中的应用。
2. 表面工程的学科体内容： 表面工程基础理论； 表面工程技术及复合表面技术； 表面加工技术； 表面质量检测与控制； 表面工程技术设计等。 3. 表面工程基础理论：表面失效分析、表面摩擦与磨损、表面腐蚀与
真空与表面工程学科
真空与表面工程学科一、学科简介本学科隶属于机械工程一级学科，是由我校原“真空工程”二级学科博士点发展而来，是全国独具“真空”特色的该学科博士点单位，设有博士后流动站。
本学科是理工结合多学科交叉的XX边缘学科，以“真空工程”、“表面工程”作为技术依托，涉及纳米技术、信息技术、材料科学、生物科学、环境科学、能源工程、空间工程等当代重要科技研究领域，是高X科技研究领域及XX工业发展的技术基础。
主要研究真空条件下纳米材料与信息传感功能薄膜制备、传热传质过程及现代先进干燥技术设备、生物组织构造工程、无油真空系统开发、真空工程与装备智能控制及故障诊断、真空与表面工程中计算机应用技术等方面的基础理论和应用技术。
二、培养目标应掌握学科坚实宽广的基础理论及系统深入的专门知识；掌握学科的发展方向及国际学术前沿；具有独立从事科学研究的能力，在学科领域做出具有一定创造性的研究成果；有严谨求实的科学态度；应至少熟练掌握一门外国语，能熟练地阅读本专业的外文资料，具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力。
能胜任高等院校教学、科学研究、工程技术和科技管理工作。
三、学习年限与学分要求全日制攻读博士学位，学习年限原则上为3年；在职攻读博士学位，学习年限原则上为4年，但无论全日制还是在职攻读博士学位，保留学籍时间不超过6年。
学分要求：学分不少于10学分。
四、研究方向1.学科主要研究范围真空科学与技术、薄膜物理与技术、纳米技术、表面工程技术等。
2.研究方向①现代真空工程的理论及应用②薄膜技术及装置③纳米科技④表面涂层技术五、课程设置、学分六、学位论文要求1.学位论文：博士学位论文，要求对所研究的课题在科学上或专门技术上做出创造性成果，并在理论上或实践上对国家经济建设或本门学科发展具有较大的意义，表明作者在本门学科上掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，具有独立从事科学研究工作的能力。
学位论文应在导师指导下，由博士研究生本人独立完成。
表面工程技术的开发和应用
表面工程技术的开发和应用表面工程学是一门新兴的学科，发展迅速，应用前景广阔。
文章阐述了开展表面工程学研究的目的和意义。
评述了表面工程学在人类文明和生活、在先进制造技术、在设备仪器维修、在电子通讯技术、在高新技术以及在节约资源、保护环境中的作用和应用。
关键词表面工程学表面技术应用1.前言表面科学与工程以表面为研究对象。
表面问题是一个古老的问题。
然而，早在二十多年以前，所有固体物理的研究均假设材料是无穷大的，没有表面，抛开表面问题来研究材料，说明表面有其特殊的复杂性。
美国材料界有“上帝创造了物质、魔鬼给了一个表面”之说，可见表面问题是比较困难的。
表面工程学科发展的重要标志是1983年英国伯明翰大学成立了Wolfson表面工程学院[1], 并在1985年创办了国际性杂志《表面工程》。
认识到这一新兴学科的重要性，1986年在布达佩斯第5届国际材料热处理大会上，将国际热处理学会更名为国际热处理与表面工程学会。
中国机械工程学会于1987年成立了表面工程研究所，1988年出版了中文版《表面工程》杂志，1993年成立了中国机械工程学会表面工程分会。
自1989年以来，我国先后多次召开全国性或国际性的表面工程学术会议和表面科学与工程学术会议。
2、表面工程学的研究意义和目的物体的相互作用首先是通过物体表面进行的。
表面及表面层的结构与性能在科学、技术和日常生活中的重要性是不言而喻的。
如催化剂的催化行为是由表面成分和结构决定的；在半导体材料中，各种电性能通常是由材料的最外层微米数量级厚度的成分和结构控制的。
工程中常见的三大失效形式—磨损、腐蚀和断裂，前两者是因表面破坏而失效，即使是疲劳断裂，也往往是从受力最大的表面开始而逐渐向内部发展。
失效破坏导致零部件报废，设备停产，给国民经济造成巨大的损失。
表面工程学能直接针对许多贵重零部件的失效原因，实行局部表面强化或修复，对零部件进行预保护或重新恢复其使用价值，它的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，这层表面材料与制作部件的整体材料相比，厚度薄，仅占工件整体厚度的几百分之一到几十分之一，但却赋于基体材料表面的原来没有的特殊性能，从而满足工程上对材料表面性能的要求。
表面技术(第1讲 表面技术概论(新))
Surface Technology
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电镀与电刷镀、化学镀、涂装、粘接等19种喷丸强化、表面热处理、化学热处理等如：热喷涂与喷丸复合等
如：电铸、抛光、蚀刻等
物理气相沉积、化学气相沉积
热喷涂
激光表面处理、电子束表面处理、离子注入
1.提高耐腐蚀能力
2.提高耐磨与减磨能力
3.赋予表面特种功能
4.赋予表面特殊物理、化学性能
5.提高表面完整性
6.表面装饰性
公元前585年
长二F 火箭
（服役16架）
“先进高频材料”(AHFM)的隐身涂料，它是一种基于环氧树脂的、可有效吸收雷达信号的材料，将用于替换目前B-2使用的近3000英尺的吸波带。
幽
灵
全长16.5米，高3.2米，重量13.5吨，机翼长13米，正常飞行速度为461公里/小时，飞行高度为9140米。
隐形技术
面电阻:150~500(Ω/□)应
用:触摸屏特性:高透光率、低电阻值、高洁净度
应用:液晶显示器
一个P-N结在标准光照条件下额定输出电压为0.48
Ｖ。
第二节 表面技术的分类
表面技术Matton分类法
按照作用原理，表面技术可以分为以下四种 基本类型（Matton分类法）：
1） 原子沉积：沉积物以原子、离子、分子和粒子 集团等原子尺度的粒子形态在材料表面上形成覆盖 层， 2） 颗粒沉积：沉积物以宏观尺度的颗粒形态在材 料表面上形成覆盖层， 3） 整体覆盖：将涂覆材料于同一时间施加于材料 表面 4）表面改性：用机械、物理、化学等方法，改变 材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、 缺陷状态或应力状态。
材料表面工程 技术按工艺特 点分
电镀、化学镀、热渗镀、 热喷涂、堆焊、化学转 化膜、涂装、表面彩色、 气相沉积、“三束”改 性以及表面热处理、形 变强化和衬里等13类
表面技术的广泛的涵义，包括：
1） 表面技术的基础和应用理论。 2） 表面处理技术。它又包括表面覆盖技 术、表面改性技术和复合表面处理技术 三部分。 3） 表面加工技术。 4） 表面分析和测试技术 5） 表面工程技术设计。
三、表面改性技术
定义：采用某种工艺手段使材料表面获得与其基体材料的 组织结构，性能不同的一种技术。 作用：既能发挥基体材料的力学性能，又能使材料表面获得 各种特殊性能。（耐磨，耐腐蚀，耐高温，超导，润 湿，绝缘，储氢等。） 掩盖基体材料表面的缺陷，延长材料和构件的使用寿 命。 节约稀、贵金属。节约能源，改善环境。
三、表面改性技术
1.喷丸强化： 冷加工方法
2.表面热处理：淬火
3.化学热处理：渗氮，碳，硼，金属 4.等离子扩渗处理：离子渗氮，碳，碳氮共渗
5.激光表面处理：高亮度，高方向性，高单色性
6.电子束表面处理： 7.高密度太阳能表面处理：聚焦
8.离子注入表面改性：电离
四、 复合表面处理技术
离子喷涂与激光辐照复合 热喷涂与喷丸复合 化学热处理与电镀复合 激光淬火与化学热处理复合 化学热处理与气相沉积复合
刀具涂层的表面缺陷与高档数控机床高精度加工
刀具涂层的表面缺陷与高档数控机床高精度加工涂杰松，王鼎，段海涛，李健（武汉材料保护研究，武汉 710065）摘 要：高精度机械加工是制造业未来发展的重要趋势之一。
高精度机械加工不仅对加工设备（如：机床）提出很高的要求，对加工刀具的要求也非常苛刻。
刀具涂层的表面状态对加工刀具性能影响巨大，直接影响着加工效率、制造成本和产品的加工精度。
该论文在对刀具涂层表面分析的基础上，将刀具涂层缺陷进行了分类，探讨了涂层缺陷形成机制及其对高精度切削加工的影响，列举了国外先进涂层缺陷处理技术，并提出今后涂层缺陷研究的发展方向。
关键词：涂层；缺陷；表面分析；缺陷处理Surface Defects of Tool Coating and High-precision Machining on CNC Machine ToolsTU Jie-song, WANG Ding, DUAN Hai-tao, LI JianAbstract: High-precision machining is one of the most important tendency of the manufacturing sector towards future developmemnt. High-precision machining make high demands for the processing equipment (such as: machine tools), and the requirements of the processing tools are also very demanding. The surface properties of the tools coating exert tremendous influence on the capability of tools, a direct influence on the processing efficiency, manufacturing costs and product precision. Based on the analysis on the tools coating surface, this papers will classify the coating defects, and discuss the formation mechanism of the coating defects and their impacts on the high-precision machining. The paper also lists foreign advanced technique for the defects handling, and prospects the trend of its development.Key words: coating; defect; analysis surface; defects handling0 引 言高精度数控加工是现代机械加工的发展方向，“以车代磨”、“以铣代磨”和“以钻代铰”已经成为现实。
表面技术
2、按破坏形式分类
全面腐蚀、局部腐蚀
全面腐蚀特点：
腐蚀作用发生在整个金属表面，以同一腐蚀速率向金属内部蔓延，均匀
或不均匀都有可能，危险相对较小，可以事先预测，设计时可以根据机 器、设备要求的使用寿命估算腐蚀速度。 在材料表面进行金属溶解反应和去极剂物质还原反应的地区，即阳极区 和阴极区尺寸非常微小，甚至是超显微级的，并且彼此紧密接近。
发展，已产生第一个飞跃，形成了表面工程学。而且必将
在21世纪内产生第二个飞跃，任何工程、任何产品的设计
都将会、都必定要将表面工程纳入其中进行“表面与整体” 设 计，以获得最大的效益。
金属腐蚀理论及其防护
金属腐蚀造成的废旧钢铁
金属腐蚀造成的水污染
腐蚀
概念：金属和环境之间的物理化学反应。
腐蚀破坏总是从金属与环境的接触面开始，再向金属内部
纳米表面工程阶段
纳米表面工程是指充分利用纳米材料的特殊性能， 提升改善传统表面工程的功能和手段，进一步改变材料 表面的形态、成分、结构等，从而赋予表面全新功能的 系统工程。
纳米表面工程
纳米表面工程产生的背景 纳米表面工程的内涵和特点 纳米表面工程的最新进展
纳米表面工程产生的背景
随着纳米科技的发展，微机电系统的设计、 制造日益增多，制造技术以由亚微米层次进入到 原子、分子级的纳米层次。纳米机器人、纳米钳、 纳米电机、……，此类机电系统涉及到大量的表 面科学表面技术问题，且随着尺寸减小和表面效 应的出现，传统的的表面设计和加工方法已不再 适应。
2.3-2 表面纳米化
表面自身纳米化——对于多晶材料采用非平衡的处理方 法增加材料的表面自由能，使粗晶组织逐渐细化至纳米量 级。 特征：晶粒沿厚度方向逐渐变化，纳米结构表层与基体 之间不存在界面。 主要方法：1）表面机械加工处理法2）非平衡热力学法。
第二讲表面科学与工程的基础理论-
➢ (3)化学吸附有选择性 化学吸附有高度选择性。如氢 会被钨与镍化学吸附,不能被铝化学吸附。物理吸附 无选择性。
物理吸附与化学吸附得区别
俯视图
剖面图
顶吸附
桥吸附
填充吸附
中心吸附
固体对气体得吸附
一个气体分子被表面吸附主要分成物理与化学两类 :
➢ 物理吸附 (Physical adorption):任何气体在其临界温度以下,都会在其与固体表面之间 得范德华力(Van der Waals)作用下,被固体吸附,但两者 之间没有电子转移。
典型得固体表面
❖2. 洁净表面
➢洁净表面:材料表层原子结构得周期性不同于体内,但化学 成分与体内相同,这种表面称为洁净表面。相对于表面受污 染表面与理想表面而言得。 ➢允许有吸附物,只有经过特殊处理方法得到,如高温处理。
➢清洁表面(定义):一般指零件经过清洗(脱脂、浸蚀等)以后 得表面。 ➢清洁表面易于实现,只要经过常规得清洗过程即可。 ➢洁净表面得“清洁程度”比清洁表面高。
习惯上,把多余半原子面在滑移面以上得位错称为 正刃型位错,用符号“┻”表示,反之为负刃型位错,用 “┳”表示。刃型位错周围得点阵畸变关于半原子面 左右对称。
Ø大家有疑问的, 可以询问和交流
➢可以互相讨论下, 但要小声点
典型得固体表面 (2)螺型位错:左螺型位错、右螺型位错
典型得固体表面
典型得固体表面
典型得固体表面
金属表面形貌对其表面特性得影响
➢ ①处于粗糙区域得原子比具有正常原子有更高得能量,具有 更高得表面自由能与表面流动性。
表面工程学---教学大纲
《表面工程学》课程教学大纲课程代码：050241025课程英文名称：Surface engineering课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0适用专业：金属材料工程大纲编写（修订）时间：2017.11一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1．课程地位：表面工程学是必修、专业学位课。
2．教学目标：通过本课程的学习使学生了解现代表面技术基本知识。
掌握有关材料表面的基本概念和某些重要理论，对现代表面技术的形成、分类、涵义和内容有一定深度的了解。
通过一些典型的表面技术来掌握其主要设备、技术路线、工艺实施、分析检验和具体应用等，从而使学生对现代表面技术的形成、现状和发展有基本的了解。
积极培养学生理论联系实际以及开拓创新的能力，为学习其它有关专业课程和将来从事生产技术工作奠定必要的理论基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.知识方面的基本要求：掌握表面工程学的定义和内涵、表面工程技术的特点与意义、表面工程技术的分类。
掌握典型固体表面与界面；掌握金属腐蚀原理和防护技术，材料磨损原理及其耐磨性。
掌握表面工程技术的预处理工艺。
掌握表面淬火技术的原理与特点；掌握感应加热淬火技术、火焰加热表面淬火技术、激光淬火、电阻加热表面淬火技术、表面形变强化技术的原理。
掌握热扩渗技术的基本原理；掌握热扩渗工艺的分类、等离子体热扩渗。
掌握电镀、化学镀的基本原理与工艺；掌握常用单金属电镀、合金电镀、复合镀技术。
掌握磷化、铬酸盐钝化膜；掌握转化膜的基本特性及用途、化学氧化、草酸盐钝化、电化学氧化、着色技术。
掌握涂料的基本组成及其作用、涂料成膜机理、涂装材料；掌握涂装工艺。
掌握物理气相沉积方法中蒸发镀、溅射镀和离子镀的原理及特点；掌握各类化学气相沉积方法的原理及特点，分子束外延制膜方法。
了解常用工业激光器及激光加工系统，掌握激光表面改性技术；掌握离子束表面改性技术、电子束表面改性技术的特点及应用。
掌握常用微细加工技术、纳米工艺、生物芯片技术。
表面工程理论与技术
表面工程技术的发展
4) 渗碳工艺：自动控制、离子渗碳改善渗碳质 量和速度。
5) 电镀及电刷镀技术：纯金属镀Zn、Cr、Ni、 Cu→镀覆多种合金→复合金属陶瓷镀层→纳 米刷镀层。
6) 热喷涂技术：装饰性和防护性涂层到制备各 种功能性涂层，如：气阀涂层、活塞环涂层 等。
Advanced Materials Research Center
热喷涂技术及应用
热喷涂原理 涂层结构及特性 涂层的结合机理 热喷涂分类 热喷涂的特点 热喷涂的应用 热喷涂技术发展概况
Advanced Materials Research Center
热喷涂原理
热喷涂是利用热源将喷涂材料加热到熔化 或熔融状态，借助于焰流或外加的推力使粒子 沉积到一种经过制备的表面形成某种功能的沉 积层。在喷涂过程中或涂层形成后，对基体金 属和涂层加热，使涂层在基体表面熔融，并和 基体产生扩散或互熔，形成与基材冶金结合的 喷熔层，称为热喷熔（简称喷熔）。
堆焊等。 4) 表面改性：喷丸、化学热处理、激光表面
处理、电子束表面处理、离子注入等。
Advanced Materials Research Center
4. 按表面改性的目的或性质分类 1) 表面减摩和耐磨技术 2) 表面耐蚀抗氧化技术 3) 表面强化（提高疲劳强度）技术 4) 表面装饰技术 5) 功能表面技术 6) 表面修复技术
Advanced Materials Research Center
热喷涂原理
Advanced Materials Research Center
热喷涂过程
1）喷涂材料被加热熔化：喷涂材料在不同的热 源作用下加热熔化；
表面工程技术讲课
D. 按表面层功能进行分类，可分为七类：
防腐蚀功能，例如，油漆层，电镀锌层，热喷涂 铝层
调整摩擦磨损功能，例如，防滑层、耐磨层 表面装饰美化功能，例如，光亮、色彩、花纹、
多样装潢 热功能功能，例如，耐热、隔热、抗高温氧化、
热辐射 化学功能功能，例如，催化、生物功能 声，光，磁，电转换特种功能，例如，CD、
腐蚀与防护理论 表面摩擦与磨损理论 表面完整性与界面理论 表面物理化学
表面化学物理 表面装饰与美学 表面功能材料及其应用 表面失效理论及其分析理论
现代表面工程学
表面工程基础理论 表面工程技术
表面工程技术设计 表面工程应用
应用表面工程技术的目的
充分发挥材料的使用潜力； 节约资源、能源，维护和支持国家可持续发展战
高效、低能耗、可持续发展型表面预处理设备和 技术的研究和应用；
计算机控制的大型、高度机械化、自动化的表面 预处理设备和技术的研究和应用；
随着表面工程新技术的出现，不断研究新型的表 面预处理新技术、新设备、新工艺。
各种金属的锈蚀特征
金属材料 钢及铸铁
发蓝(氧化)和 磷化的钢件
铜合金
铝合金 锌、镉、锡及
干、湿喷砂、喷丸 等
真空喷射清理 火焰喷射处理
表面清 洗
高压水、高压水砂、 蒸汽处理
化学、电化学除锈
表面特 磷化 殊处理 钝化
磨光 机械抛光、化学抛光 和电抛光 滚光及其它光饰
碱液清洗 酸性清洗 电化学清洗
有机溶剂清洗 水基清洗剂清洗 精细表面清洗
表面预处理技术的发展方向是：
高效、低污染、环保型表面预处理材料和工艺的 研究和应用；
C.按表面层种类进行分类，可分为五类：
表面无成分变化的转化层，例如，表面喷丸强化， 激光表面硬化
工程力学毕业论文材料表面工程技术教学改革探索
材料表面工程技术教学改革探索表面工程技术是材料类专业的一门专业基础课,针对传统授课中存在的问题,结合地方高校的实际情况,通过加强专业认知教育,合理制定培养方案,更新教学模式,加强实践环节和师资队伍建设等途径,激发学生的学习主动性,培养兴趣,提高了该课程的授课效果。
下面是搜集整理的相关内容的论文，欢迎大家阅读参考。
【内容摘要】材料表面工程是一门正在迅速发展的综合性边缘交叉学科。
本文从《材料表面工程技术》课程理论教学与所在学校办学特色、教师科研、实践教学相结合等方面，对该课程的教学改革进行了探讨，旨在提高学生学习积极性、加深其对理论知识的理解，培养其综合能力，为毕业后从事表面工程相关领域的工作打好坚实的基础。
【关键词】材料表面工程技术;教学改革;办学特色;教学与科研;实践教学一、引言材料表面工程是一门广博精深且极具实际应用价值的基础技术，也是一门新兴的边缘交叉学科。
近几十年来，人们通过对传统表面技术进行一系列的改进、复合及创新，开发出大量的先进表面技术，在工业、农业、生物、医药等领域乃至日常生活中发挥了重大的作用[1，2]。
《材料表面工程技术》是江苏科技大学材料学院各本科专业的一门重要的专业基础课。
该课程主要讲解与材料表面相关的基本概念和重要理论，阐述现代表面技术的形成、分类及内容，介绍一些典型表面技术的基本原理、主要设备、技术路线、工艺实施、分析检验和具体应用等内容。
通过该课程的学习，初步培养学生应用表面技术分析、解决实际工程问题的能力。
针对本课程涉及范围广、内容繁杂、实用性强等特点，在教学实施过程中，为充分调动学生学习积极性，加深其对理论知识的理解，培养其综合素质，在传授基础理论知识的同时，尝试将所在学校的办学特色、教师的科研工作、实践教学等与理论教学相结合，对该课程的教学进行了改革。
二、理论教学与学校特色相结合，提高学生学习积极性江苏科技大学是一所以船舶、海洋为鲜明特色的高等学校。
学校先后与中国船舶工业集团公司、中国船舶重工集团公司、中国舰船研究院、江南造船集团公司等单位建立了全面合作关系，是中国船舶工业最重要的优秀人才培养基地之一。
曾晓雁表面工程学读后感
曾晓雁表面工程学读后感刚翻开这本书的时候，我心里还有点打鼓呢。
毕竟“表面工程学”这几个字听起来就有点高大上，感觉会是那种充满各种复杂公式和深奥理论，让人看一眼就头疼的书。
但是，真正读进去之后，发现它就像一个宝藏，到处都是惊喜。
这书里把表面工程学的各个方面都讲得特别细致。
就像是有一个特别耐心的老师，从最基础的概念开始，一步一步带着你走进这个神奇的学科领域。
我印象特别深的是关于表面处理技术那部分，以前我对那些金属啊、材料表面怎么做才能变得更耐用、更美观之类的，完全是一知半解。
看了这本书之后，才知道原来有这么多的门道。
像电镀啊、化学镀啊，这些技术背后的原理就像是一个个被解开的小秘密，每一个都让我忍不住发出“哦，原来是这样啊”的感叹。
而且书里不仅仅是干巴巴地讲理论，还有好多实际的例子呢。
这就好比吃菜的时候，理论是那些调料，而例子就是实实在在的食材，搭配起来才够味。
比如说讲到在汽车制造中怎么利用表面工程学来防止车身生锈，这就让我一下子就把这个知识和生活中的东西联系起来了。
感觉自己一下子变得很厉害，就像那种能看穿汽车表面防锈小秘密的专家似的。
不过呢，这本书也不是完全没有挑战的。
有些地方涉及到比较深入的物理和化学知识的时候，还是得让我停下来好好思考一番。
就像是在路上遇到了几个小坎坷，不过这也正好让我又重新捡起那些以前学过但有点模糊的知识，重新捋清楚。
读完这本书，我感觉自己看待周围很多东西的眼光都变了。
看到家里的金属器具，就会忍不住去想它的表面是不是经过了什么特殊的处理；走在路上看到那些大楼的外立面，也会琢磨是不是运用了表面工程学的什么新技术。
这书就像是给我开了一双新的眼睛，让我看到了平常事物背后隐藏的工程学魅力。
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三、固体表面的结构
清洁表面的一般情况 依热力学的观点，表面附近的原子排列总是趋于能
量最低的稳定状态，达到这种稳定态的方式有两种： ✓ 自行调整，原子排列情况与材料内部明显不同 ✓ 依靠表面成分偏析和表面对外来原子或分子的吸附 ✓ 两者的相互作用而趋向稳定态
表面组分与材料内部不同
4.液-固界面
表面工程学基础理论
一、 界面和表面
表面和界面(surface and interface)
5.固-固界面
严格讲表面应是 液体和固体与其饱 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。
表面工程学基础理论
二、 固体材料及其表面
固体材料的界面有三种： 表面——固体材料与气体或液体的分界面 晶界（或亚表面晶技界术）研究——多晶材料内部成分、
晶体表面的成分和结构都不同于晶体内部，一般大 约要经过4～6个原子层之后才与体内基本相似，所 以晶体表面实际上只有几个原层子范围。
表面工程学基础理论几种清洁表面的结和特点表面工程学基础理论
表面弛豫
晶体的三维周期性在表面处突然中断，表面 上原子的配位情况发生变化，并且表面原子 附近的电荷分布也有改变，使表面原子所处 的力场与体内原子不同，因此表面上的原子 会发生相对于正常位置的上下位移以降低体 系的能量。
表达式：F范＝FK＋FD＋FL 1/r7 说明：分子间引力的作用范围极小，一般为3～5A0。
当两个分子过分靠近而引起电子层间斥力约等于B/r3 , 故范得华力只表现出引力作用。
表面工程学基础理论
三、固体表面的结构
(2) 长程力： 属固体物质之间相互作用力，本质仍是范得华力。 按作用原理可 分为： A. 依靠粒子间的电场传播的，如色散力，可以加和。 B. 一个分子到另一个分子逐个传播而达到长距离的。 如诱导作用力。
界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区 常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界 面，液-固界面，固-固界面。
表面工程学基础理论
Bulk phase
phase
Interface phase
phase
表面工程学基础理论
Bulk phase
一、 界面和表面
表面和界面(surface and interface)
表面工程学基础理论
三、固体表面的结构
1 、清洁表面结构
固体表面力场 定义： 晶体中每个质点周围都存在着一个力场，在
晶体内部，质点力场是对称的。但在固体表面， 质点排列的周期重复性中断，使处于表面边界上 的质点力场对称性破坏，表现出剩余的键力，
称之为固体表面力。
表面力的分类： (1) 范得华力(分子引力)
这里主要以晶态物质来介绍表 面结构。
表面工程学基础理论
二、 固体材料及其表面
理想表面和表面结晶学 理想表面是一种理论的结构完整的二维点阵
平面。
忽略了： 晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响 表面上原子的热运动以及出现的缺陷和扩散
现象 表面外界环境的作用等，因而把晶体的解理
面认为是理想表面。
(2) 长程力
表面工程学基础理论
三、固体表面的结构
(1) 范得华力(分子引力) 是固体表面产生物理吸附或气体凝聚的原因。与液体内压、
表面张力、蒸汽压、蒸发热等性质有关。
来源三方面：定向作用力FK(静电力) ,发生于极性分子之间。 诱导作用力FD ，发生于极性与非极性分子之间。 分散作用力FL(色散力) ，发生于非极性分子之间。
1.气-液界面
表面工程学基础理论
一、 界面和表面
表面和界面(surface and interface)
2.气-固界面
表面工程学基础理论
一、 界面和表面
表面和界面(surface and interface)
3.液-液界面
表面工程学基础理论
一、 界面和表面
表面和界面(surface and interface)
结构相同而取向不同晶粒（或亚晶）之间 的界面 相界——固体材料中成分、结构不同的两 相之间的界面
表面工程学基础理论
一、 固体材料及其表面
固体材料
固体材料是工程技术中最普遍使用的材料。 按照材料特性，可将它分为
金属材料、
无机非金属材料
有机高分子材料 复合材料
固体材料通常以晶态和非晶态 形式存在于自然界。
表面工程学基础理论
二、 固体材料及其表面
理想表面和表面结晶学
1．二维晶格的周期性与对称性 二维点阵除了平移群和点移群两种基本对称操
作外，还存在镜像滑移群。 二维点阵中存在10种点群 镜像滑移群与点群结合，共得到17种二维对移
群。
2．晶列与晶列指数
3．二维倒易格子
表面工程学基础理论
理想表面结构示意图
经过诸如离子轰击、高温脱附、超高真空中 解理、蒸发薄膜、场效应蒸发、化学反应、分子 束外延等特殊处理后，保持在10－6Pa－10－9Pa 超高真空下外来沾污少到不能用一般表面分析方 法探测的表面
表面工程学基础理论
二、 固体材料及其表面
实际表面 实际表面——暴露在未加控制的大气环境
中的固体表面，或者经过一定加工处理 （如切割、研磨、抛光、清洗等），保持 在常温和常压（也可能在低真空或高温） 下的表面
表面工程学基础理论
二、 固体材料及其表面
表面技术研究的对象是固体表面。 对于固体材料与气体界面，又有两种不同的对象： （1）清洁表面 （2）实际表面
表面工程学基础理论
二、 固体材料及其表面
清洁表面 不存在任何污染的化学纯表面，即不存在吸附、
催化反应或杂质扩散等一系列物理、化学效应的 表面。 清洁表面的获得：
主要内容
第二章、 固体表面结构与吸附
主
2.1 固体表面结构
要
2.2 固体表面物理吸附
内
容
2.3 固体表面化学吸附
表面工程学基础理论
课件
§ 2-1 固体表面结构
§ 2.1.1 界面和表面 § 2.1.2 固体材料及其表面 § 2.1.3 固体材料的表面结构
表面工程学基础理论
一、 界面和表面
相的概念
相:物质存在的某种状态或结构 相是系统中均匀的、与其他部分有界面分开的
部分。 均匀的是指这部分的成分和性质从给定范围或
宏观来说是相同的，或是以一种连续的方式变 化，也就是没有突然的变化。 在一定温度和压力下，含有多个相的系统为复 相系
表面工程学基础理论
一、 界面和表面
界面的概念 两种不同相之间的交界区称为（相）界面