表面工程学复习题总结
表面工程习题
名词解释1、表面重构：在平行基底的表面上，原子的平移对称性与体内显著不同，原子位置作了较大幅度的调整，这种表面结构称为重构。
2、离子镀：在真空料件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物或其反应物沉积在基底上。
3、表面改性：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。
4、莱宾杰尔效应：受环境介质影响以致表面自由能的减少，从而导致固体材料的塑性、强度降低减小的现象。
5、等离子体:是一种电离度超过0.1%的气体，是离子、电子和中性粒子（原子和分子）所组成的集合体。
6、化学镀：在没有外电流通过的情况下，利用化学法使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在金属表面，形成镀层的一种表面加工方法。
7、物理气相沉积：在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子，或离子化为离子，直接沉积到基体表面的方法。
8、阳极氧化：是指在适当的电解液中，以金属为阳极，在外加电流的作用下，使其表面生成氧化膜的方法。
9、真空化学热处理：是在真空条件下加热工件，渗入金属或非金属元素，从而改变材料表面化学产能成分、组织结构和性能的热处理方法。
10、贝尔比层：固体材料经切削加工后，在几微米到几十微米的表层中，可能发生组织结构的剧烈变化，而最外的5-10nm 厚可能形成的一种非晶态层。
11、现代表面技术：为满足某种特定的工程需要，使金属表面或零件表面具有特殊的成分、结够、功能的物理化学方法与工艺。
12、磷化：把金属放入含有Mn\Fe\Zn 的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层不溶于水的磷酸盐保护膜的方法。
13、CVD: 在一定的真空度和温度下，将几中含有构成沉积膜层的材料元素的单质或化合物反应源气体，通过化学反应而生成固态物质幷沉积在基体上的成膜方法。
二、填空题1、CVD 分类，按综合分类为热激发CVD 、低压CVD 、等离子体CVD 、激光（诱导）CVD 、金属有机化合物CVD 等。
精选表面工程学三表面淬火
表面淬火中的软带问题
特大轴承表面淬火的软带问题
利用高能束（激光束、电子束、等离子束）在被处理工件表面的能量转换加热工件，使其快速加热到Ac3或Acm相变温度以上，然后利用自身快速冷却，在材料表面获得硬化层。
第四节 高能束表面淬火技术
第七章 气相沉积技术
5.4.1 高能束表面改性
图4－3 钢的磁导率、电阻率与加热温度的关系
感应加热淬火技术的基本原理（3）
以齿轮加工为例锻打毛坯→正火处理(~220HB)→粗加工→调质处理（~250HB）→精加工（滚齿）→感应加热淬火→回火（~55HRC）→磨削
二、 感应加热表面淬火工艺流程
齿轮高频淬火
热效率高、加热时间短； 工件表面氧化、脱碳比较轻，变形小； 比普通热处理具有更优异的机械性能； 设备易于实现机械化自动生产，生产效率高； 零件棱边易过热，形状复杂的零件难以保证温度均匀； 设备投资较大。
(图中所示为一个半导体二极管激光器和五美元钞票大小的对比。)如今，这样的芯片随处可见，比如说CD播放器、蓝光播放器、红色激光笔并构成了全球电信网络的骨干。
在工业上，激光被用作永远不会变钝的锯和钻头。最初人们使用激光来加工硬度很高的材料，如钻石，或非常柔软的材料，例如婴儿奶瓶的奶嘴。 低功率激光可以切割和焊接塑料；高功率激光可以切割和焊接金属。早期的工业激光器，必须要有非常庞大的体形，才能产生足够的能量，但新型固态激光器却非常小巧，给人印象深刻：如今一段细光纤或几分之一毫米厚、扑克大小的盘片就能产生千瓦级的能量，足以切开几厘米厚的金属片。
硬化层的厚度可用金相法和硬度法测定。
表面淬火层的组织和硬度分布
硬度法测定硬化层的厚度
金相法测定硬化层的厚度
（1） 表面硬度：经高频加热淬火的工件其表面硬度比普通淬火高2～5个HRC。这是由于表面淬火晶粒细化和高的残余压应力。
2015表面工程复习题.
《材料表面工程》考试要点一、名词解释表面工程技术：为满足特定的工程需求，使材料或零部件的表面具有特殊成分、结构和性能（或功能）的化学、物理方法洁净表面：材料表层原子结构的周期性不同于体内，但其化学成分与体内相同的表面。
极化：腐蚀电池工作时，阴、阳两极之间有电流通过，使得其电极电位值与初始电位值有一定的偏离，使阴阳两极之间的电位差比初始电位差要小得多，这种现象称为极化现象。
热喷焊技术：采用热源使涂层材料在基体表面重新熔化或部分熔化，实现涂层与基体之间、涂层内颗粒之间的冶金结合，消除孔隙的表面处理技术。
堆焊技术：在零件表面熔敷上一层耐磨、耐蚀、耐热等具有特殊性能合金的技术。
物理气相沉积:在真空条件下，以各种物理方法产生的原子或分子沉积在基材上，形成薄膜或涂层的过程。
磨损：相对运动的物质摩擦过程中不断产生损失或残余变形的现象。
润湿：液体在固体表面上的铺展技术。
等离子体热扩渗：利用低真空中气体辉光放电产生的离子轰击工件表面，形成热扩渗层的工艺过程。
转化膜技术：通过化学或电化学方法，使金属表面形成稳定的化合物膜层而不改变其金属外观的一类技术。
吸附作用：物体表面上的原子或分子力场不饱和，有吸引周围其他物质分子的能力。
表面能：严格意义上指材料表面的内能，它包括原子的动能、原子间的势能以及原子中原子核和电子的动能和势能等。
腐蚀：材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏。
钝化：由于金属表面状态的改变引起金属表面活性的突然变化，使表面反应速度急剧降低的现象。
表面淬火：采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac 3（对亚共析钢）或者Ac 3 （对过共析钢）之上，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，形成表面强化层的工艺过程。
喷丸强化：利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料在结晶温度下产生弹，塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。
热扩渗：将工件放在特殊介质中加热，使介质中某一种或几种元素渗入工件表面，形成合金层（或掺杂层）的工艺。
表面工程
一、名词解释（本大题共5小题，每小题4分，总计20分）1、表面工程学答：表面工程学是指为满足特定的工程需求，使材料或零部件表面具有特殊的成分、结构和性能（或功能）的化学、物理方法与工艺。
其内涵包括以下几方面：1）表面改性技术；2）表面加工技术；3）表面合成材料技术；4）表面加工三维合成技术；5）上述几个要点的组合或综合。
2、贝尔比层答：当外力作用于金属表面时，在距离表面几微米范围内，其显微组织有较大的变化。
如在抛光金属的表面组织中，在离表面约5nm的区域内，点阵发生强烈畸变，形成厚度约1~100nm的晶粒极微小的微晶层，亦称为贝尔比层。
贝尔比层具有粘性液体膜似的非晶态外观，不仅能将表面覆盖的很光滑，而且能流入裂缝或划痕等表面不规则处。
3、标准电极电位答：标准电极电位是以标准氢原子作为参比电极，即氢的标准电极电位值定位0，与氢标准电极比较，电位较高的为正，电位较低者为负。
金属浸在只含有该金属盐的电解溶液中，达到平衡时所具有的电极电位，叫做该金属的平衡电极电位。
当温度为25℃时，金属离子的有效浓度为1mol/L（及活度为1）时测得的平衡电极电位，叫做标准电极电位。
标准电极电位负值较大的金属都易失掉电子被氧化，而标准电极电位正值较大的金属都易得到电子被还原。
4、化学镀答：化学镀是指在没有外电流通过的情况下，利用化学方法使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在基体表面，形成镀层的一种表面加工方法。
与电镀相比，化学镀的优点：1）不管零件形状如何复杂，其镀层厚度都很均匀；2）镀层外观良好，晶粒细，无孔，耐蚀性更好；3）无需电解设备及附件；4）能在非金属（塑料、玻璃、陶瓷等）以及半导体上沉积。
其缺点：溶液稳定性差，使用温度高，寿命短。
5、金属化学处理答：金属化学处理是通过化学或电化学手段，使金属表面形成稳定的化合物膜层的方法。
这种经化学处理生成的膜称之为化学转化膜。
化学成膜处理的机理是金属与特定的腐蚀液接触而在一定条件发生化学反应，由于浓度极化作用和阴极极化作用等，使金属表面生成一层附着力良好的，能保护金属不易受水和其他腐蚀介质影响的化合物膜。
表面科学与工程复习资料
表面科学与工程复习资料1、什么是清洁表面，清洁表面包括哪些？（P10）清洁表面指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物理、化学效应的表面。
包括弛豫、重构、台阶化、吸附、偏析。
2、固体表面有哪些特性？其中物理吸附与化学吸附有哪些区别？（P17-19）（1）、固体表面特性表现在以下几个方面：①固体表面分子（原子）的运动受缚性；②固体表面的不均一性；③固体表面的吸附性；3、什么是贝尔比层？（P22 倒数第三段）晶格畸变随深度变化，在最外的约5—10nm厚度可能会形成一种非晶态层，称为贝尔比层。
4、金属的真实表面层有几层？（P24 图）有3层：加工应变层、氧化层、吸附层。
5、金属的表面处理的目的是什么？有哪些方法？（P28-P30）目的：①去除表面氧化层、、吸附层、锈、焊渣、毛刺等；②获得表面粗糙度；③获得清洁表面。
方法：①机械性清理包括机械磨光和抛光、滚光和刷光、喷砂获喷丸；②脱脂包括化学脱脂、有机溶剂脱脂、水剂脱脂、电化学脱脂；③除锈包括化学侵蚀、抛光和电化学抛光。
7、用犁沟变形机制、微观切削模型解释磨料磨损过程？（P40-41）（1）犁沟变形机制模型如图所示，当磨粒的形状与位向不利于切削时，磨粒将使材料产生犁沟变形，即将材料推向前方或两侧并使沟底及沟槽附近的材料产生塑性变形。
后继的磨粒可能把沟槽附近的材料压平，也可能使已经犁沟变形的材料遭受再一次的犁沟变形，如此反复，将导致材料的加工硬化和其他强化作用，最后产生裂纹、断裂而形成磨损。
（2）微观切削机理磨粒作用在材料表面的力可以分解为法向分力（正压力）和切向分力（摩擦力）。
在法向分立作用下，磨粒压入材料表面形成压痕，在切向分力作用下，磨粒向前推进。
微观切削的基本形式如图所示，当具有锐利棱角和适当迎角的磨粒与材料表面发生相对运动时，就会像刀具一样对材料进行进行切削而形成切屑。
虽然切屑磨损量在总磨损量中所占的比例很大，但是，磨粒与表面接触发生切削的概率并不大，当磨粒形状较圆钝时，当磨粒与被磨材料表面间的夹角（迎角）太小时，或者表面材料塑性很高时，往往磨粒在表面滑过后只犁出一条沟来，把材料推向两边或前面，而不能切削出磨屑来。
表面工程复习题答案
一、名词解释1.洁净表面：表面化学成分和体内相同。
表面吸附物的覆盖几率很低。
2.TLK模型：平台（Terrace）-台阶（Ledge）-扭折(Kink)模型。
基本思想是：在温度相当于0K 时，表面原子呈静态。
表面原子层可认为是理想平面，其中原子作二维周期排列，并且不存在缺陷和杂质。
当温度从0K升到T时，由于原子的热运动，晶体表面将产生低晶面指数的平台、一定密度的单分子或原子高度的台阶、单分子或原子尺度的扭折以及表面吸附的单原子及表面空位等。
3.界面：固相之间分界面。
4.外延生长界面：在单晶体表面沿原来的结晶轴向生长成的新的单晶层的工艺过程，就称为外延生长。
形成的界面称为外延生长界面。
5.机械结合界面：指涂层和基体间的结合靠两种材料相互镶嵌在一起的机械连接形成6. 润湿：液体在固体表面上铺展的现象。
7. 边界润滑摩擦：对偶件的表面被一薄层油膜隔开，可使摩擦力减小2-10倍，并使表面磨损减少。
但是在载荷一大的情况下，油膜就会被偶件上的微凸体穿破，摩擦系数通常在0.1左右。
8.喷焊层的稀释率：一般将基材熔入喷焊层中的质量分数称为喷焊层的稀释率，用公式表示为η=B/(A+B) ，η为喷焊层的稀释率，A为喷焊的金属质量，B为基体熔化的金属质量。
9.自熔合金：就是在常规合金成分基础上加入一定含量的硼、硅元素使材料的熔点大幅度降低，流动性增强，同时提高喷涂材料在高温液态下对基材的润湿能力而设计的。
10.激光熔凝：就是用激光把基材表面加热到熔化温度以上，然后靠基材本身的导热使熔化层表面快速冷却并结晶的热处理工艺。
11.化学转化膜：如果介质是人为选定的，而且表面金属的这种自身转化能够导致生成附着牢固、在水和给定介质中难溶的稳定化合物，金属表面上这样得到的化合物膜层称为化学转化膜。
12.老化处理：钝化膜形成以后要烘干，称为老化处理。
13.发蓝处理：是使钢铁表面生成稳定的氧化物Fe3O4，可获得蓝黑色和黑色的氧化膜。
《表面工程学》复习题总结
1,摩擦磨损与腐蚀摩擦:相互接触的物体相对运动时产生的阻力，称为摩擦。
按实际工作的条件的差别，可以将摩擦分为四类，即干摩擦，边界润滑摩擦，流体润滑摩擦和滚动摩擦。
磨损：指相对运动的物质摩擦过程中不断产生损失或残余变形的现象。
拨照磨损机理的不同，可将磨损分为粘着磨损，磨粒磨损，疲劳磨损，腐蚀磨损，微动磨损, 冲蚀磨损和高温磨损。
最基本的是粘着磨损，磨粒磨损，疲劳磨损和腐蚀磨损。
腐蚀：就是材料与环境介质作用而硬气的恶化变质或破坏。
按照材料腐蚀原理的不同，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
化学腐蚀是金属在干燥的气体介质中或不导电的液体介质中发生的腐蚀，腐蚀过程无电流产生。
电化学腐蚀是指金属在导电的液态介质中因电化学作用导致的腐蚀,在腐蚀过程中有电流产生。
金属腐蚀的主要形式有三种，即局部腐蚀,全而腐蚀和机械力作用下的腐蚀。
局部腐蚀主要分为:点蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀，电偶腐蚀。
2,热扩渗形成热扩渗的基本条件有三个:1,渗入元素必须能够与基体金属形成固溶体或金属件化合物。
2,欲渗元素与基材之间必须有直接接触。
3,被渗元素在基体金属中要有一定的渗入速度。
渗层形成机理：1，产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属表而。
2.渗剂元素的活性原子吸附在基体金属表面上随后被基体金属所吸收，形成最初的表面固溶体或金属间化合物，建立热扩渗所必须的浓度梯度。
3,渗剂元素原子向基体金属内部扩散，基体金属原子也同时向渗层中扩散，使扩散层增厚，即扩散层成长过程，简称扩散过程。
3,热喷涂热喷涂是采用各种热源使涂层材料加热熔化或半熔化，然后用髙速气体使涂层材料分散细化并髙速撞击到基体表而形成涂层的工艺过程。
涂层形成的大致过程是：涂层材料经加热熔化和加速一►撞击基_►冷却凝固形成涂层涂层材料的喷涂速度主要由焰流速度决定，同时也与材料的粒径有关。
凋整喷嘴与工件的距离到最佳位置非常重要。
热喷涂工艺流程包括基体表而预处理，热喷涂，后处理，精加工等过程。
表面工程复习资料
表面热处理及化学热处理3.1 表面热处理定义：仅对材料的表面加热、冷却，而不改变其成分的热处理工艺，称表面热处理。
3.1.1 表面淬火技术的原理和特点一、表面淬火技术的定义与分类（1）定义：采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）之上，快速冷却，发生马氏体相变，形成表面强化层的工艺，称表面淬火技术。
（2）分类：根据热源不同，可分为：感应加热火焰加热激光加热电子束加热·Ac1：钢加热时，开始形成奥氏体的温度。
·Ac3：亚共析钢加热时，所有铁素体都转变为奥氏体的温度（3）适用范围1.碳含量在0.35%—1.20%的中、高碳钢；2.基体相当于中碳钢的普通灰铁、球铁、可锻铸铁、合金铸铁；3.中碳钢与球铁最适合。
中碳钢最适合表面淬火的原因①中碳钢经预先热处理（正火或调质）后进行表面淬火，不但心部有较高综合力学性能，且表面有较高硬度和耐磨性；②高碳钢表面淬火后，表面硬度和耐磨性虽高，但心部塑性与韧性较低；③低碳钢表面强化效果不显著。
二、表面淬火技术与常规淬火技术的区别①加热速度高，钢的相变点温度大幅度提高；②加热速度高，奥氏体晶粒及亚结构显著细化；③加热速度很高时，钢产生无扩散奥氏体相变；④冷速快，硬度高；⑤热源能量密度越高，加热速度越快，硬度越高；⑥加热速度高，渗碳体难以充分溶解，奥氏体成分不均匀，显微硬度不均匀；⑦需预先热处理，使碳化物或自由铁素体均匀、细小分布。
三、表面淬火层的组织与性能1、组织沿试样横截面分三个区：淬硬区、过渡区、心部（1）淬硬区：全部马氏体（2）过渡区：马氏体+自由铁素体（3）心部：原始组织2、表面淬火层的性能①硬度比普通淬火工艺高2-5HRC；②耐磨性比普通淬火好；③提高轴类零件的疲劳强度；④缺口敏感性下降。
3.1.2 感应加热表面热处理（1）原理：工件放在有足够功率输出的感应线圈中，在高频交流磁场作用下，产生很大感应电流，由于集肤效应而集中分布于工件表面，使受热区迅速加热到钢的相变临界温度之上，然后在冷却介质中快速冷却，使工件表层获得马氏体。
表面工程复习题及答案~
“材料表面工程”复习题一、名词解释表面工程技术：为满足特定的工程需求，使材料或零部件表面具有特殊的成分、结构和性能(或功能)的化学、物理法与工艺。
表面能：格意义上指材料表面的能，包括原子的动能、原子间的势能以及原子中原子核和电子的动能和势能等。
洁净表面：材料表层原子结构的期性不同于体，但其化学成分仍与体相同的表面。
清洁表面：一般指零件经过清洗(脱脂、浸蚀等)以后的表面。
区别：洁净表面允有吸附物，但其覆盖的几率应该非常低。
洁净表面只有用特殊的法才能得到。
清洁表面易于实现，只要经过常规的清洗过程即可。
洁净表面的“清洁程度”比清洁表面高。
吸附作用：物体表面上的原子或分子力场不饱和，有吸引围其它物质(主要是气体、液体)分子的能力。
磨损：相对运动的物质摩擦过程中不断产生损失或残余变形的现象。
腐蚀：材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏。
极化：腐蚀电池工作时，阴、阳极之间有电流通过，使阴、阳极之间的电位差(实际电极电位)比初始电位差要小得多的现象。
钝化：由于金属表面状态的改变引起金属表面活性的突然变化，使表面反应速度急剧降低的现象。
(阳极反应受阻的现象)表面淬火：用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3(对亚共析钢)或者Ac1(对过共析钢)之上(奥氏体化)，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，形成表面强化层的工艺过程。
喷丸强化：利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料在再结晶温度之下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。
(喷丸强化技术)热扩渗：将工件放在特殊介质中加热，使介质中某一种或几种元素渗入工件表面，形成合金层(或掺杂层)的工艺。
(化学热处理技术)热喷涂：采用各种热源使涂层材料加热熔化或半熔化，然后用高速气体使涂层材料分散细化并高速撞击到基体表面形成涂层的工艺过程。
热喷焊：采用热源使涂层材料在基体表面重新熔化或部分熔化，实现涂层与基体之间、涂层颗粒之间的冶金结合，消除隙的表面处理技术。
现代PVD表面工程技术期末复习内容及答案
PVD1810.221.PVD：真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀。
2.真空泵的分类：气体传输泵、气体捕集器。
3.弧源、磁过滤器、真空靶室和其他附属部分4.PVD的前处理：清洗、去毛刺、喷砂抛光等。
5.分析膜层组织形貌可以采用：金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜。
6.涂层的微观结构和形状最终决定了其性质。
7.衍射峰位角2θ是反映衍射方向的问题，主要与辐射波长，晶胞类型，晶胞大小及形状有关。
遵循布拉格方程。
8.涂层结合力的检测方法：划痕、压痕、球痕测试法。
9.常见的应力测试方法：X射线和电子衍射法，试样变形分析法和光干涉法。
10.靶材按成分分为：单质金属、合金、陶瓷靶材。
11.PVD涂层的研究方向：设备、涂层组元、涂层膜结构、涂层纳米化。
12.真空泵主要分为：气体传输泵、气体捕集泵。
13.靶材形状分为：矩形平面靶材，圆形平面靶材和圆柱靶材。
14.传统靶材制造方法包括：铸造，粉末冶金和非金属粉末。
15.零件的主要失效形式：腐蚀、磨损、疲劳、断裂。
16.涂层内应力主要分为热应力和涂层生长应力。
17.涂层厚度的检测方法：断面法、球痕法、无损检测法。
判断题1.与化学气相沉积相比，物理气相沉积温度高、无污染。
（错，温度低）2.真空度即是气体的稀薄程度。
（错，真空度是指处于真空状态下的气体稀薄程度。
）3.与溅射镀和离子镀相比，蒸镀结合性能最好。
（错，最差）4.对刀具喷砂处理可起到刃口细化作用。
（对）5.氮铝化钛涂层是紫黑色，附着力比氮化钛涂层大，耐热性能优越（对）6.清洗是PVD涂层前必不可少的一道工序。
（对）7.刀具涂层要求周边厚度一致，因此涂层过程中必须有三个转动惯量。
（对，自转，公转，大工件台转动）8.在工业领域内，通常用自来水进行漂洗。
（错，杂质多）9.在刀具刃尖涂层沉积最厚，涂层内应力更高。
（对）10.一般情况下，涂层与基体的界限越明显，则涂层结合力越好。
（错，越明显越差）11.相比于平面靶材，旋转管靶材利用率较大。
表面工程学复习
表面工程学复习名词解释表面能：材料表面的内能，包括原子的动能，原子间的势能以及原子中原子核和电子的动能和势能。
表面扩散：是指原子、离子、分子以及原子团在固体表面沿表面方向的运动。
当固体表面存在化学势梯度场，扩散物质的浓度变化或样品表面的形貌变化时，就会发生表面扩散。
洁净表面：尽管材料表面原子结构的周期性不同于体内，但其化学成分仍与体内相同的表面。
清洁表面：一般之零件经过清洗（脱脂、侵蚀）以后的表面。
滚光：将零件放入盛有磨料和化学溶液的滚筒中，借滚筒的旋转使零件与磨料、零件与零件表面相互摩擦，以达到清理零件表面的过程。
电化学抛光：电解抛光是以被抛工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入到电解槽中，通以直流电而产生有选择性的阳极溶解，从而达到工件表面光亮度增大的效果。
表面淬火：采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到AC3或AC1之上，然后使其快速冷却，形成表面强化层的工艺过程。
表面形变强化：在金属的表面形变过程中当外力超过屈服强度后，要塑性变形继续进行必须不断增加外力，从而在真实的应力-应变曲线上表现为应力不断上升。
等离子体热扩渗: 利用低真空中气体辉光放电产生的离子轰击工件表面，形成热扩渗层的工艺过程。
液体热扩渗：将工件浸渍在熔融的液体中，使表面渗入一种或几种元素的热扩渗工艺方法。
化学镀:：在无外加电流的状态下，借助合适的还原剂，使镀液中的金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的一种镀覆方法。
复合镀：在电镀或化学镀溶液中加入非溶性的固体微粒，并使其与主体金属共沉积在基体表面，或把长纤维迈入或卷缠于基体表面后沉积金属，形成一层金属基的表面复合材料的过程。
合金镀：在一种溶液中，两种或两种以上金属离子在阴极上共沉积，形成均匀细致镀层的过程。
堆焊：在零件表面熔覆一层耐磨、耐蚀、耐热等具有特殊性能合金属的技术。
热喷焊:采用热源使涂层料在机基体表面重新融化或部分熔化，实现涂层与基体之间，涂层内颗粒之间的冶金结合，消除孔隙。
表面工程学试题2带答案
表面工程学试题2带答案《表面工程学》期末考试试卷适用班级：( 卷) 考试时间：小时三、判断题1．喷涂材料在热源中被加热过程和颗粒与基材表面结合过程是热喷涂制备涂层的关键环节2．等离子喷涂中，等离子气体流量直接影响焰流的温度，所以应选择高工作电压和高的工作电流。
一、填空题1. 当θ90°时，称为；当θ=180时，称为完全不润湿。
2. 热喷涂技术可应用于喷涂耐腐蚀涂层、涂层和耐涂层。
3. 金属的电沉积包括液相传质、和电结晶步骤。
4. 表面清理中常用的清理工艺过程为：脱脂→水洗→→水洗→→水洗。
5. 金属腐蚀的基本原理是形成，其中极腐蚀。
6. 真空蒸镀薄膜的形成机理有核生长型、型和混合生长型。
二、选择题1．化学镀的关键是____B___的选择和使用，从本质上讲，化学镀是一个无外加电场的___过程。
A 氧化剂氧化－还原 B 还原剂电化学 C 氧化剂氧化 D 还原剂还原 2．下面说法正确的是__A___A 电刷镀需要直流电，并在一定电压下才能工作B 电刷镀被消耗的那个电极要不断补充，电刷镀才能继续进行C 刷镀工艺中的电净过程和活化过程都不需要接电源D 一般活化液呈碱性，电净液呈酸性3．哪一个不是激光表面合金化的主要优点___D__ A 可控制加热深度 B 能局部合金化C 快速处理中能有效利用能量D 比用其他方法得到的镀层更耐腐蚀 4．热浸镀中助镀剂的主要作用是__A___ A 防止钢铁腐蚀，降低熔融金属的表面张力 B 除去金属表面的氧化物和锈 C 除去金属表面的油污和杂质 D 钝化金属5．大气腐蚀的速度的受到多种因素的影响，但主要的影响因素不包括：_D__ A 大气的成分 B 大气的湿度 C 大气的温度 D 大气的流动速度第 1 页共 4页3．在正式电刷镀前要对基体表面进行预处理，主要有用电净液电解刻蚀和活化液除油。
4.真空蒸镀时要把材料加热熔化使其蒸发或升华，有些合金或化合物会因此分解产生新的物质，所以真空蒸镀属于化学气相沉积。
《表面工程》期末复习题及答案
一．填空题1.固体表面吸附分为物理吸附、化学吸附两类。
物理吸附中表面与被吸附质间的力是范德华力。
在化学吸附中，吸附质与固体表面形成了化学键，强度比范德华力大得多。
2.液体在固体表面上铺展的现象，称为润湿现象，通常用润湿角θ来描述润湿程度，θ 减小，润湿性增加。
3.电镀是利用电解（原理或方式）使金属或合金沉积在工件表面，形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程，电镀时被镀工件作为阴极。
4.电解液使阴极工作镀层厚度均匀分布的能力叫做分散能力，影响分散能力的因素包括电化学因素和几何因素。
5.形成化学转换膜的方法有两类。
电化学方法为阳极氧化，化学方法为化学氧化，磷盐酸盐处理，铬酸盐处理，草酸盐处理。
6.热喷涂采用各种热源使涂层材料加热熔化或半熔化，然后用高速气体使涂层材料分散细化并以很高的速度喷射到事先准备好的工件表面上形成覆层的过程。
7.化学镀是一个在催化条件下发生的氧化还原反应过程。
化学镀溶液有金属离子、络合剂、还原剂、稳定剂和缓冲剂等组成。
8.高能量密度的粒子束简称高能束是指高密度光子，电子，离子组成的激光束，电子束，离子束。
9.气相沉积技术可分为物理气相沉积、化学气相沉积，其中物理气相沉积包括蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀膜。
二．判断题1.相互接触的物体相对运动时产生的阻力，称为摩擦。
两接触体之间的表现接触面积越大，摩擦力越大。
（N）2．材料硬度提高，耐磨性增强。
（Y）3.电子转移步骤的阻力所造成的极化称为浓差极化。
（N）4.电镀时的阳极副反应主要是析氢反应。
（N）5.两种金属的标准电位相近，电镀合金时它们就能金属共沉积。
（N）6.阴极和电解液的相对运动可以采用阴极移动，通入压缩空气搅拌，电解液循环流动等方式，得到较小的沉积速度。
（N）7.镀光亮镍不需要在电解液中加入光亮剂。
（N）8.用周期换向电源电镀每个周期中工件作为阳极的时间比作为阴极的时间长得多。
（N）9.铝及其合金的阳极氧化条件要求膜的生成速度等于膜的溶解速度。
材料表面工程考试题
名词解释:1. 材料表面工程表面工程是经表面预处理后，通过表面涂覆，表面改性或多种表面技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况，以获得所需要表面性能的系统工程。
2. 高能量密度能源表面技术高能量密度能源表面处理是指将具有高能量密度的能源（一般大于103W/cm 2）施加到材料表面，使之发生物理、化学变化，获得特殊表面性能的方法。
3. 表面化学热处理化学热处理是在一定温度下，在不同的活性介质中，向钢的表面渗入适当的元素，同时向钢的内部扩散，以获得预期的组织和性能为目的的热处理过程。
4. 材料表面纳米化材料表面纳米化是采用常规的表面处理技术在材料表面制备出一定厚度的纳米结构表层的技术。
5. 激光合金化激光表面合金化是一种用激光将合金化粉末和基材一起熔化后迅速凝固，在表面获得合金层的方法。
6. 电刷镀电刷镀技术是采用一个专用的直流电源设备，电镀的正极接镀笔，作为刷镀的阳极，电源的负极接工件，作为刷镀的阴极，刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在工件表面移动，并保持适当的压力，使镀液中的金属离子被还原成原子并在工件表面沉积结晶，形成镀层的技术。
7. 激光表面淬火激光表面淬火是金属材料在固态下受激光辐照，表面被迅速加热到奥实体化温度以上，并在激光停止辐照后快速自冷淬火得到马氏体组织的一种工艺方法。
8. 电火花表面强化电火花表面强化是通过电火花放电的作用把一种导电材料涂覆渗到另一种导电材料的表面，从而改变后者表面物理和化学等性能的工艺方法。
9. 自洁玻璃自洁玻璃是采用溶胶凝胶等表面涂覆技术在玻璃表面形成纳米级半导体氧化物（主要是TiO 2）的光催化薄膜，在阳光的作用下，产生光催化效应，将玻璃表面的几乎所有的有机污染物完全氧化并降解为相应的无害无机物，这种具有自洁、防雾和不易再被污染的功能的玻璃成为自洁玻璃。
10. 电弧喷涂电弧喷涂是以电弧为热源，将金属丝熔化并用气流雾化，使熔融离子高速喷到工件表面形成涂层的一种工艺。
材料表面工程技术复习题 2
第一章1）表面技术的作用：a、提高材料抵御环境作用的能力b、赋予材料表面某种功能特性第二章1材料表面三类结构：理想表面、清洁表面和实际表面2)实际表面的特点：a、表面粗糙度b、贝尔比层c、残余应力d、氧化和沾污3)金属腐蚀速度的三种表示方法：a、重量法b、深度法c、电流密度法4）电极极化现象定义：在腐蚀电池工作后，由于产生电流而引起的电极电位的变化现象称为电极极化现象第三章1）表面预处理目的：a、清除表面覆盖层b、提高覆盖层与基材的结合强度2）表面预处理内容：a、表面整平b、除油c、侵蚀3)表面预处理两个指标：a、表面清洁度b、表面粗糙度第四章1）热喷涂定义：利用热源将喷涂材料加热到熔化或半熔化状态，用高速气流将其雾化并喷射到基体表面形成涂层的技术。
2）热喷涂涂层形成四个阶段：a、熔化b、雾化c、加速飞行d、撞击3）热喷涂涂层结构的组成：变形颗粒、氧化物、气孔和未融化颗粒4）提高涂层质量的两个途径：a、提高热源温度b、提高粒子动能5）涂层和基体的结合方式：a、机械结合b、物理结合c、冶金结合6）涂层厚度与残余应力的关系：涂层内部存在的残余张应力的大小与涂层厚度成正比，当涂层厚度达到一定程度时，涂层内的张应力超过涂层与基体的结合强度时，涂层就会破坏。
7）自熔性合金粉末的定义：指熔点较低，重熔过程中能自行脱氧，造渣，能润湿基材表面而呈冶金结合的一类的合金。
自熔性合金粉末的成分：在Co基、Ni基、Fe基中添加适量的B、Si元素8）热喷涂一般工艺流程：a、工件表面预处理b、预热c、喷涂d、后处理9）喷涂与喷焊的区别：a、工件受热情况不同b、与基材的结合状态不同c、所用粉末不同d、覆盖层结构不同e、承载能力不同10）火焰喷涂特点：a、适用范围广，可喷金属、线材、棒材、粉末及塑料b、设备投资少，操作简单、便于携带c、无电力要求、沉积效率高11）电弧喷涂特点：a、热效率高b、生产率高c、喷涂成本低d、涂层结合强度高e、安全性高f、可方便地制造伪合金涂层。
表面工程学课程小结
表面工程学课程小结1.表面工程技术：是赋予材料或零部件表面以特殊的成分、结构和性能（或功能）的化学、物理方法与工艺。
它的实施对象是固体材料的表面。
基材涉及几乎所有的工程材料，如金属、陶瓷、半导体材料、高分子材料、混凝土、木材、各类复合材料。
表面改性技术：主要指赋予材料表面以特定的物理、化学性能的表面工程技术。
按照工艺特点的不同，表面改性技术可分为：表面组织转化技术，表面涂层、镀层及堆焊技术，表面合金化技术等三大类。
2.表面、磨损与腐蚀典型固体表面有：理想表面、洁净表面与清洁表面、机械加工过的表面、一般表面。
最基本的磨损形式：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。
这些磨损过程的特点。
影响磨粒磨损过程的因素有：磨粒的硬度、磨粒形状和粒度、工况和环境条件。
影响固体材料粘着磨损性能的因素有：润滑条件或环境、硬度、晶体结构和晶体的互溶性、温度。
腐蚀：按腐蚀机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
按腐蚀形态不同分为：全面腐蚀、局部腐蚀。
按环境不同，可将腐蚀分为：湿蚀，干蚀，微生物腐蚀。
电化学腐蚀：指金属在导电的液态介质中因电化学作用导致的腐蚀，在腐蚀中有电流产生。
如：电偶腐蚀：在腐蚀介质中，金属与另一种电位更正的金属或非金属导体发生电连接而引起的加速腐蚀。
大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀属于电化学腐蚀。
化学腐蚀：是金属在干燥的气体介质中或不导电的液体介质中（如酒精、石油等）发生的腐蚀，腐蚀过程中无电流产生。
高温氧化属于化学腐蚀。
电化学保护方法分为阴极保护和阳极保护两大类。
3.电镀与化学镀（1）电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其他惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。
合金电镀：在一种溶液中，两种或两种以上金属离子在阴极上共沉积，形成均匀细致镀层的过程叫做合金电镀。
电镀过程中，被镀工件接电源的负极。
电镀液分为简单盐镀液和络合物镀液。
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1，摩擦磨损与腐蚀
摩擦：相互接触的物体相对运动时产生的阻力，称为摩擦。
按实际工作的条件的差别，可以将摩擦分为四类，即干摩擦，边界润滑摩擦，流体润滑摩擦和滚动摩擦。
磨损：指相对运动的物质摩擦过程中不断产生损失或残余变形的现象。
按照磨损机理的不同，可将磨损分为粘着磨损，磨粒磨损，疲劳磨损，腐蚀磨损，微动磨损，冲蚀磨损和高温磨损。
最基本的是粘着磨损，磨粒磨损，疲劳磨损和腐蚀磨损。
腐蚀：就是材料与环境介质作用而硬气的恶化变质或破坏。
按照材料腐蚀原理的不同，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
化学腐蚀是金属在干燥的气体介质中或不导电的液体介质中发生的腐蚀，腐蚀过程无电流产生。
电化学腐蚀是指金属在导电的液态介质中因电化学作用导致的腐蚀，在腐蚀过程中有电流产生。
金属腐蚀的主要形式有三种，即局部腐蚀，全面腐蚀和机械力作用下的腐蚀。
局部腐蚀主要分为：点蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀，电偶腐蚀。
2，热扩渗
形成热扩渗的基本条件有三个：1，渗入元素必须能够与基体金属形成固溶体或金属件化合物。
2，欲渗元素与基材之间必须有直接接触。
3，被渗元素在基体金属中要有一定的渗入速度。
渗层形成机理：1，产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属表面。
2，渗剂元素的活性原子吸附在基体金属表面上随后被基体金属所吸收，形成最初的表面固溶体或金属间化合物，建立热扩渗所必须的浓度梯度。
3，渗剂元素原子向基体金属内部扩散，基体金属原子也同时向渗层中扩散，使扩散层增厚，即扩散层成长过程，简称扩散过程。
3，热喷涂
热喷涂是采用各种热源使涂层材料加热熔化或半熔化，然后用高速气体使涂层材料分散细化并高速撞击到基体表面形成涂层的工艺过程。
涂层形成的大致过程是：涂层材料经加热熔化和加速撞击基体冷却凝固形成涂层
涂层材料的喷涂速度主要由焰流速度决定，同时也与材料的粒径有关。
调整喷嘴与工件的距离到最佳位置非常重要。
热喷涂工艺流程包括基体表面预处理，热喷涂，后处理，精加工等过程。
涂层的结合质量直接与基体表面的清洁度和粗糙度有关。
粗化表面可使涂层与基体之间，涂层颗粒之间的结合得到强化，原因是：1，提供表面压应力；2，提供涂层颗粒互锁的结构；3，增大结合面积；4，净化表面。
火焰喷涂是对线材火焰喷涂和粉末火焰喷涂的统称。
喷焊的基本特点：1，热喷焊层组织致密，冶金缺陷很少，与基材结合强度高。
2，热喷焊材料必须与基材相匹配，喷焊材料和基材范围比热喷涂窄的多3，热喷焊工艺中基材的变形比热喷涂大的多4，热喷焊层的成分与喷焊材料的原始成分会有一定差别。
基材的熔点应高于喷焊材料的熔点，否则容易导致基材塌陷或者工件损坏。
热喷涂属机械结合，喷焊属冶金结合。
喷焊工艺过程主要按焊前预处理，喷焊以及后处理三步进行。
常用的热喷焊材料自熔合金粉末可用作喷涂材料，而粉末火焰喷涂材料不能用作喷焊粉末。
4 电镀
电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其它惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。
按镀层的性能可将其分为三类：1，防护性镀层2，防护装饰性镀层3，功能性镀层
电镀层必须满足三个基本条件：1，与基体金属结合牢固，附着力好；2，镀层完整，结晶细致，孔隙小；3，镀层厚度分布均匀。
与电镀相比，化学镀的优点是不需要外加直流电源，不存在电力线分布不均匀的影响，因而无论工作的几何形状多复杂，各部位镀层的厚度都是均匀的；只要经过适当的预处理，它可以在金属，非金属，半导体材料上直接镀覆；得到的镀层致密，孔隙少，硬度高，因而具有极好的化学和物理性能。
5涂装
将有机涂料涂覆于物体表面并干燥成膜的过程称之为涂装。
一般涂料主要是由成膜物质，颜料，溶剂，助剂四部分组成。
6 气相沉积技术
真空蒸发镀膜：把待镀膜的基体或工件置于高真空室内，通过加热使蒸发材料气化，以原子，分子或原子团离开熔体表面，凝聚在具有一定温度的基片或工作表面，并凝聚成薄膜的过程称为真空蒸发镀膜，简称蒸镀。
实际的蒸镀过程包括如下步骤：基材表面清洁镀膜材料蒸发真空室内形成饱和蒸汽蒸汽在基材表面凝聚，沉积成膜。
真空蒸镀中采用的蒸发热源主要有电阻加热源，电子束加热源，高频感应加热源，激光加热源等。
溅射镀膜：用高能粒子轰击固体表面，通过能量传递，使固体的原子或分子逸出表面并沉积在基片或工件表面形成薄膜的方法称为溅射镀膜。
溅射镀膜有两种方式：一种称为离子束溅射，指在真空室中，利用离子束轰击靶表面，使溅射出的粒子在基片表面成膜。
另一种称为阴极溅射，利用低压气体放电现象，使处于等离子状态下的离子轰击靶表面，并使溅射出的粒子堆积在基片上。
溅射方法：二极溅射、三极（包括四极）溅射、磁控溅射、对向靶溅射、离子束溅射等。
二极溅射镀膜不适于制造10μm以上的膜厚；塑料和不允许热变形的精密零件无法采用。
磁控溅射镀膜；有效的克服了阴极溅射速率低和电子使基片升温的致命弱点。
离子镀膜的特点：1，膜层与基材结合力高2，均镀能力强3，基体材料与镀膜材料可以广泛搭配。
镀料的气化方式有电阻加热，电子束加热，等离子电子束加热，高频感应加热等
7，离子注入技术
激光束具有单色性，高相干性，高方向性和高光强四大特征。
激光熔覆技术即采用激光束在选定工作表面熔覆一层特殊性能的材料，以改善其表面性能的工艺。
激光熔覆技术具有如下优点：1，熔覆层稀释率低，且可以精确控制，覆层的成分与性能主要取决与熔覆材料自身的成分和性能。
2，激光束的能量密度高，作用时间短，基材热影响区及热变形均可降低到最小程度。
3，激光熔覆层组织致密，微观缺陷少，结合强度高，性能更优。
4，激光熔覆层的尺寸大小和位置可以精确控制。
5，激光熔覆对环境无污染，无辐射，低噪声，劳动条件得到较大程度的改善。
离子注入技术的主要特点如下：1，靶材与注入或者添加的元素不受限制。
2，注入过程不受温度限制。
3，注入和添加到靶材中的原子不受靶材固溶度的限制。
4，可以精确控制掺杂数量，掺杂深度与位置。
5，离子注入过程横向扩散可以忽略，深度均匀。
6，直接离子注入不改变工件尺寸。
离子注入后基材表面性质变化主要表现在硬度与强度升高，耐磨性与抗疲劳强度增加。
离子注入的强化机理：1，固溶强化效应2晶粒细化效应。
3，晶格损伤效应。
4弥散强化效应。
5，晶格变换效应。
6，压应力效应。
电刷镀
中、高碳钢的电刷镀工艺：
1. 电净，电净液，8—15伏，正接，相对运动速度9—18m/min。
水冲。
2. 活化，2号活化液，反接，8—15伏，至表面出现均匀碳黑。
水冲。
3. 活化，3号活化液，反接，15—25伏，至表面出现均匀的银灰色。
水冲。
4. 镀打底层，特殊镍，先无电擦拭3—5秒，再接通电源，正接，镀厚约0.001
—0.002mm, 8—15V，9—18m/min。
5. 镀工作层。
正接，8—15V，9—18m/min。
镀至要求厚度。
所谓正接是指工件与专用直流电源的负极相连，镀笔上的阳极与正极相连。
1．热渗镀的基本过程是什么？
2．渗层形成的基本条件是什么？
3．何谓TD处理？TD法所得渗镀层有何特点？
4．画出气体放电的伏安特性示意图，并进行说明。
5．离子氮化的机理是什么？
1．镀层如何分类？怎样选择使用？
2．金属电镀包括哪些基本步骤？
3．电镀的基本原理？
4．复合镀有哪些性能特点？
5．电刷镀的原理及特点是什么？
6．什么叫化学镀？实现化学镀过程有什么方式。
7．与电镀相比，化学镀有何特点？
TD处理：在高温下将钢铁材料放入硼砂熔盐浴中一定时间后，可在材料表面形成几微米到数十微米的碳化物层，这种工艺称为TD法。
TD法所得覆层特点：覆层硬度极高，在600℃以下有较高的硬度；摩擦系数较
低，耐磨性好；抗剥离性、抗氧化性及耐蚀性好。
离子氮化的原理：将工件放入离子渗氮炉内，抽真空至1.33Pa左右后通入少量的含氮气体如氨，至炉压升到70Pa左右时接通电源，在阴极
（工件）与阳极间加上直流高压，使炉内气体放电。
放电过
程中氮和氢离子在高压电场的作用下，冲向阴极表面，产生
大量的热把工件加热到所需的温度，同时氮离子或氮原子被
工件吸附，并迅速向内扩散，形成渗氮层。
保温一段时间，
渗氮层达到要求厚度后，断电、停气、降温。
影响离子渗氮的主要因素有：温度；时间；气体成分；炉气气压。
渗氮层的组织结构不同，则韧性及耐磨性不同。