表面工程第1章绪论-石油大学
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新技术的应用趋势
纳米技术
纳米技术在表面工程中应用广泛，如纳米涂层、纳米颗粒 增强等，可提高材料表面的耐磨、耐腐蚀和抗老化性能。
3D打印技术
3D打印技术可用于制造复杂形状的表面结构，可实现个性 化定制和快速原型制造，为表面工程提供更灵活的制造方 式。
激光技术
激光技术在表面工程中用于处理金属、非金属等各种材料， 具有高精度、高效率、环保等优点，可实现表面强化、改 性、熔覆等功能。
合成纤维
高分子复合材料
高分子复合材料是由两种或两种以上 材料组成的新型材料，具有优异的综 合性能，广泛应用于航空、航天和汽 车等领域。
合成纤维具有质轻、强度高和耐磨等 特点，广泛用于纺织、航空和军事等 领域。
04 表面工程的应用案例
汽车工业的应用
汽车发动机制造
表面工程技术在汽车发动机制造 中广泛应用，如气缸体、气缸盖 的耐磨和耐腐蚀表面处理，以提
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contents
目录
• 表面工程简介 • 表面工程的技术 • 表面工程材料 • 表面工程的应用案例 • 表面工程的未来发展
01 表面工程简介
表面工程的定义
01
表面工程是一门通过改变材料表 面的性质来提高材料耐腐蚀性、 耐磨性、装饰性和实现表面功能 特性的技术。
02
它涉及材料科学、物理学、化学 等多个学科领域，是材料保护和 表面技术的重要组成部分。
化学转化膜技术
化学转化膜技术是通过化学反应在金属表面形成一层 化合物膜的过程，以提高金属的耐腐蚀性和美观性。
输入 标题
详细描述
化学转化膜技术广泛应用于钢铁、铝和铜等金属的防 腐处理。形成的转化膜具有保护基体、提高耐腐蚀性 和抗氧化的作用。
最新中国石油大学-表面技术概论-第一次在线作业参考答案
D、控制氧化时的工艺条件
E、不同尺寸的铝合金基材
我的答案：BCD此题得分：2.5分
10.（2.5分）涂料中的成膜物质一般是
A、天然油脂
B、天然树脂
C、合成树脂
D、天然橡胶
E、合成橡胶
我的答案：ABC此题得分：2.5分
11.（2.5分）根据以下因素确定涂装工艺：
A、工件的材质、形状
B、加热作用
C、乳化作用
D、分散作用
E、冷却作用
我的答案：ACD此题得分：2.5分
3.（2.5分）喷砂和喷丸的目的：
A、除锈及污物
B、在金属表面形成锚纹，增加与锚纹之间的吸附力
C、表面强化，提高硬度，提高疲劳强度
D、形成残余压应力，减小应力腐蚀开裂的敏感性
E、提高表面韧性
我的答案：ABCDE此题得分：2.5分
正确
错误
我的答案：错误此题得分：2.5分
28.（2.5分）化学镀镍技术应用在许多工业领域
正确
错误
我的答案：正确此题得分：2.5分
29.（2.5分）化学成膜处理的机理为金属与特定的腐蚀液接触而在一定条件下发生化学反应，由于浓差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。
A、灵活性大、成本低
B、设备简单、使用方便
C、更适合形状不规则的基材表面
D、适合小批量生产
E、劳动条件差、生产率低
我的答案：ABCE此题得分：2.5分
14.（2.5分）常见热喷涂技术主要有：
A、火焰喷涂
B、电弧喷涂
C、等离子喷涂
D、爆炸喷涂
E、激光喷涂
我的答案：ABCDE此题得分：2.5分
石油大学 油层物理课件 -第一章(1) 相态
第一节 储层烃类系统的相态
2、油藏烃类的相态特性
(phase behavior of hydrocarbon)
相图
2、油藏烃类的相态特性
2.1 单组分体系的相态特征
(phase behavior of hydrocarbon)
P 1( 气 )
P2 ＝ P 露
P2
P2
P2 ＝ P 泡
P3( 液 )
F ( p, T , v ) = 0
相态方程 相图： 用来表示相态方程的图形。 相图： 用来表示相态方程的图形。
油田开发中最常用的是： 相图。 油田开发中最常用的是：p—T相图。 相图
第一节 储层烃类系统的相态
2、油藏烃类的相态特性
(phase behavior of hydrocarbon)
相图
储层烃类一般有气 三种相态； 通常： 储层烃类一般有气、液、固三种相态；
第一节 储层烃类系统的相态
2、油藏烃类的相态特性
(phase behavior of hydrocarbon)
相图
某一个体系的相态是压力(p)、温度 和比容 的函数： 和比容(v)的函数 某一个体系的相态是压力 、温度(T)和比容 的函数：
性质 原油 大庆S区 大庆 区 胜利T区 胜利 区 孤岛G层 孤岛 层 大港M层 大港 层 克拉玛依 玉门L层 玉门 层 江汉W区 江汉 区 辽河C区 辽河 区 川中油田 任丘P层 任丘 层 相对密 度D420 0.8753 0.8845 0.9547 0.9174 0.8699 0.8530 0.9744 0.9037 0.8394 0.8893 运动粘度 /(cm2/s) 50 ℃ 70℃ ℃ 17.40 37.69 427.5 51.97 19.23 12.9 37.4 12.3 63.5 17.95 157.5 25.55 62.2* -
表面工程绪论
三、表面技术迅速发展的原因
首先，表面工程技术的属性是其迅速发展的基础。 表面工程具有学科的综合性、手段的多样性、广泛的 功能性、潜在的创新性、环境的保护性、很强的实用 性和巨大的增效性。因而受到各行各业的重视。表面 工程技术既可对材料表面改性，制备多功能（防腐、 耐磨、耐热、耐高温、耐疲劳、耐辐射、抗氧化以及 光、热、磁、电等特殊功能）的涂、镀、渗、覆层， 成倍延长机件的寿命；又可对产品进行装饰；还可对 废旧机件进行修复。采用表面工程措施的费用，一般 虽然占产品价格的5％～10％，却可以大幅度地提高 产品的性能及附加值，从而获得更高的利润，采用表 面工程措施的平均效益高达5～20倍以上。
19世纪工业革命以来，为适应高强度、高
硬度和耐磨、耐蚀、耐高温等特殊要求，需不
断开发各种特殊的合金材料，但这些材料往往
价格昂贵。因此，人们试图采用各种表面技术
对普通钢材表面进行加工，改变其表面性能，
以适应复杂的工作环境。另外，磨损、腐蚀等
失效都是首先发生在材料表面，通过对材料表
面进行有效处理，可极大地提高材料寿命。基
表面工程绪论
美国B-2隐形轰炸机表面为具有良 好吸波性能的碳表纤面工维程绪复论 合材料
第三，环境保护的紧迫性是促进表面工 程迅速发展的时代要求。表面工程能大量节 约能源、节省资源、保护和优化环境。表面 工程最大优势是能够以多种方法制备出优于 基材性能的表面功能薄层。该薄层厚度一般 从几十微米到几毫米，仅占工件厚度的几百 分之一到几十分之一，却使工件具有了比基 材更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温性能。
表面工程绪论
表面工程绪论
④人造卫星在宇宙中的温度控制： 问题：卫星表面受太阳照射的一面温度可 达+200℃，没有被太阳照射的一面温度可 低到-200℃
《表面工程学》课件
通过本课件，您将了解表面工程学的定义、应用领域、基本原理、常见表面 处理技术以及发展前景，希望能为您带来启发和新的知识。
课程介绍
本课程将深入探讨表面工程学的重要性和应用，为您揭示其在不同行业中的 巨大潜力。
表面工程学的定义
表面工程学是研究对材料表面进行改性和处理的学科，旨在改善材料的功能性、性能和外观。
表面工程学的应用领域
表面工程学广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备、医疗器械等行业， 在提升产品质量和性能方面发挥着关键作用。
表面工程学的基本原理
1 材料相互作用
通过控制表面与环境的相 互作用，实现材料性能的 优化。
2 界面工程
通过调整材料与界面之间 的相互作用，改变材料表 面的性质。
3 涂层技术
Байду номын сангаас结
通过本课程，您对表面工程学的重要性和应用领域有了更深刻的了解。继续探索和学习，将为您的事业带来无 限可能。
利用各种涂层技术，增强 材料的抗腐蚀性、耐磨性 和导热性。
常见表面处理技术
等离子体表面处理
利用等离子体反应，对材料表面 进行清洁和改性。
电镀工艺
通过电解过程，在材料表面形成 金属或合金涂层。
激光刻蚀
利用激光束对材料表面进行精确 刻蚀，实现图形和文字的印刻。
表面工程学的发展前景
随着科技的不断进步和工业需求的增长，表面工程学将继续发展，为各行各 业带来更多创新和突破。
本科表面工程第1章 绪论
第一章 绪论Байду номын сангаас
王婆卖瓜 自卖自夸
教与学
• 知之为知之，不知为不知，是知也。 • 知之者不如好之者，……
一、表面工程的定义及作用
1. 定义： 表面工程是指利用各种表面处理、表面涂层和表面改性 技术作用于材料或工件的表面以获得预想的性能。 表面工程包含了从设计、选材、表面处理工艺、表层质量控制 与检测、工程应用以及失效分析等，是一个系统工程。
年仍光亮如新，研究发现这些青铜兵器表面有一层致密的铬盐氧 化层。可电子镀铬技术直至20世纪才出现，当年问题是如何解决 的？至今无人知晓！！！
⑵ 2009年兵马俑一号坑第三次发掘发现：陶俑身上残存的彩 绘颜色，其中很重要的一种成分为硅酸铜钡，这种紫色颜料目前 在自然界中还未曾发现。两千年前的秦朝如何？？？
本课程主要内容
第一章：绪论 第二章：热喷涂技术 第三章：电镀和化学镀 第四章：高能束表面改性技术 第五章：气相沉积技术 第六章：化学转化膜
查阅资料与撰写专题论文
在表面工程的范围内（不局限于授课范围） 自选或协商确定论文题目。
仅供参考：如XXXX的设备、工艺、材料、 性能或实际应用等的研究进展，取其一则可， 取其二、三也行。
6. PVD与CVD Physical vapor deposition, chemical vapor deposition PVD 原理：用物理的方法使被镀材料气化，然后
沉积成膜 特点：温度低，被镀材料广泛 类型：蒸镀、溅射镀、离子镀
CVD 原理：用化学的方法使被镀材料气化，然后沉积成膜 特点：温度高、压力大，设备简单----改进PCVD 类型：CVD、PCVD、MOCVD
上每提高10 ℃其热效率提高15-20%左右。 G: 太阳能吸热器： Co- Al2O3，吸收率达95%。 H: 装饰：TiN系列：金黄—桔红-粉红；茶色玻璃。 其应用已经深入到我们的日常生活，无处不在。
最新中国石油大学-表面技术概论-第二次在线作业参考答案
19.（2.5分）固体的结合键一般有如下种类
A、离子键
B、共价键
C、配位键
D、金属键
E、分子键
我的答案：ABDE此题得分：2.5分
20.（2.5分）固体表面通常具有这样一些性质
A、具有高硬度
B、很薄，一般由凝聚态物质靠近气体或真空的一个或几个原子层组成
C、良好的耐腐蚀性
B、镀层厚度均匀；外观良好，晶粒粗大，无孔，耐蚀性更好；
C、镀层厚度均匀；外观良好，晶粒细，无孔，耐蚀性变差；
我的答案：A此题得分：2.5分
14.（2.5分）化学转化膜是金属基体直接参与成膜反应而成的，
A、因而膜与基体的结合力比电镀层和化学镀层这些外加膜层大得多。
B、因而膜与基体的结合力比电镀层和化学镀层这些外加膜层小得多。
C、因而膜与基体的结合力与电镀层和化学镀层这些外加膜层差不多。
我的答案：A此题得分：2.5分
15.（2.5分）阳极氧化膜的形成过程中
A、氧化膜的生成与溶解不同时进行
B、氧化膜的生成与溶解同时进行
C、仅有氧化膜的生成而无氧化膜的溶解
我的答案：B此题得分：2.5分
16.（2.5分）涂料中的颜料能使涂膜呈现颜色和遮盖力，
A、消除材料表面和内部差别的过程，使表面洁净并处于钝性状态。
B、恢复材料表面和内部性能的过程，使表面洁净并处于中性状态。
C、恢复材料表面和内部差别的过程，使表面洁净并处于活性状态。
我的答案：C此题得分：2.5分
6.（2.5分）金属表面的各种脏物改变了金属表面的形状及表面层的组织、结构,
A、会严重影响涂镀层的致密性以及与基体的结合强度，甚至造成表面处理的失败。
B、表面状态
第1章绪论-1
川东石炭系相18井出气
塔里木沙漠地震勘探
海拔3100m的青海油田
台参1井喜获工业油 流，打开了吐哈盆 地油气勘探 新局面
③“六五”－“九五”期间 对天然气地质学开展了系统 的科研攻关，天然气勘探进展很大，发现了鄂尔多斯盆
地（中部、北部、东部）大气区、塔里木（克拉2等）
气田、川东石炭系区域性高产气层、川中三叠系气田、
气地质学的基本概念、基本理论进行了精练的叙
述，致力于语言风格上精练、简约，内容安排上
深入简出，以便于学生的学习、掌握；
2、在课程体系安排上，体现了以油气藏为核心的油气 勘探指导思想。先介绍油气地质学的核心——油气藏 及其构成因素，然后是油气藏的形成机理，最后介绍 油气藏的分布规律，共分三个大的板块； 油气藏
值得一提的是，其中还特别包括了西北大学在
油气地质学领域的一些富有特色的研究成果，如盆 地分析、油气运移、储盖层评价、圈闭分类等方面 所取得的科研成果，这些成果已经被石油地质界同 行所认可，并已被广泛应用于油气勘探实践中。
2000
1988
1979
西北大学编写的《石油地质学》教材
主要参考教材：
1、王震亮主编．《石油与天然气地质学》多媒 体电子教材．高等教育出版社，2000 2、张厚福等编．《石油地质学》．石油工业出 版社，1999 3、Richard C. Selley. Elements of Petroleum Geology (2nd edition). ACADEMIC PRESS, 1998
4、东部油气区的发现和中国油气地质理论的系统发 展（1959 - 1978年） 1959年9月26日，部署
于松辽盆地中央坳陷高台子 构造上的松基3井喷油，从 而发现了大庆油田。大庆油 田的发现是着眼全盆地，进
2020年春【中石油】表面技术概论第一次在线作业(标准)
【石油大学】表面技术概论-第一次在线作业试卷总分:100 得分:100第1题,1.（2.5分）晶体与非晶体的区别在于A、原子核外是否有价电子B、分子间是否具有作用力C、内部原子是否规则排列正确答案:C第2题,2.（2.5分）金属在切割、研磨和抛光后，除了表面产生贝尔比层之外，还存在着各种A、拉应力B、残余应力C、剪切力正确答案:B第3题,3.（2.5分）物理吸附的结合强度比化学吸附的A、小B、大C、二者相等正确答案:A第4题,4.（2.5分）被过分抛光的金属表面可产生如下现象A、钝化B、活化C、腐蚀正确答案:A第5题,5.（2.5分）金属表面前处理就是A、消除材料表面和内部差别的过程，使表面洁净并处于钝性状态。
B、恢复材料表面和内部性能的过程，使表面洁净并处于中性状态。
C、恢复材料表面和内部差别的过程，使表面洁净并处于活性状态。
正确答案:C第6题,6.（2.5分）金属表面的各种脏物改变了金属表面的形状及表面层的组织、结构,A、会严重影响涂镀层的致密性以及与基体的结合强度，甚至造成表面处理的失败。
B、影响涂镀层的致密性以及与基体的结合强度。
C、不会造成表面处理的失败。
正确答案:A第7题,7.（2.5分）酸洗根据反应原理可分为A、化学酸洗和电化学酸洗。
B、化学酸洗和物理酸洗。
C、电化学酸洗和物理酸洗。
正确答案:A第8题,8.（2.5分）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（如金属在酸中的溶解或在空气中的腐蚀）速度A、稍微降低的现象。
B、急剧升高的现象。
C、急剧降低的现象。
正确答案:C第9题,9.（2.5分）表面滚压工艺A、只能适合一些形状简单的平板类零件、轴类零件和沟槽类零件等，对于形状复杂的零件表面无法应用。
B、表面滚压工艺不仅能适用于一些形状简单的平板类零件、轴类零件和沟槽类零件等，对于形状复杂的零件表面也可应用。
C、不能用于形状简单的平板类零件、轴类零件和沟槽类零件等，对于形状复杂的零件表面也无法应用。
2022中国石油大学表面技术概论在线考试答案
2022中国石油大学表面技术概论在线考试答案单选题(共20道题)1.（2.0分）阳极氧化膜的形成过程中A、氧化膜的生成与溶解不同时进行B、氧化膜的生成与溶解同时进行C、仅有氧化膜的生成而无氧化膜的溶解我的答案：B此题得分：2.0分2.（2.0分）涂料中的颜料能使涂膜呈现颜色和遮盖力，A、还可增强涂膜的导热性和耐磨性以及增强膜的防蚀、防污等能力。
B、还可增强涂膜的耐老化性和耐磨性以及增强膜的防蚀、防污等能力。
C、还可增强涂膜的导电性和耐磨性以及增强膜的防蚀、防污等能力。
我的答案：B此题得分：2.0分3.（2.0分）涂料中的助剂在涂料中用量虽小，A、但对涂料的储存性、施工性以及对所形成涂膜的物理性质有明显的作用。
B、但对涂料的粘度以及对所形成涂膜的物理性质有明显的作用。
C、但对涂膜的颜色以及对所形成涂膜的物理性质有明显的作用。
我的答案：A此题得分：2.0分4.（2.0分）在涂装前进行表面预处理时，对清洗过的金属工件进行各种化学处理，A、可以提高涂层的硬度和耐蚀性；B、可以提高涂层的附着力和耐热性；C、可以提高涂层的附着力和耐蚀性；我的答案：C此题得分：2.0分5.（2.0分）镍基堆焊材料比铁基有更高的热强度和更好的耐热腐蚀性。
A、但价格低于铁基，故应用相当广泛。
B、但价格远高于铁基，故应用相当有限。
C、但价格与铁基相当。
我的答案：B此题得分：2.0分6.（2.0分）热喷涂涂层结合力不高，表现为：A、主要为机械结合B、主要为冶金结合C、主要为物理结合我的答案：A此题得分：2.0分7.（2.0分）电弧喷涂只能喷涂A、半导体材料B、绝缘材料C、导电材料我的答案：C此题得分：2.0分8.（2.0分）喷丸强化技术可以：A、提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力B、提高工件表面强度、工件塑性和抗应力腐蚀能力C、提高工件表面强度、疲劳强度和耐高温能力我的答案：A此题得分：2.0分9.（2.0分）各种表面热处理技术的不同在于A、所使用的预处理技术不同。
胶体与表面化学
英国：1829年Brown发现了Brown运动
四、胶体化学的发展史
❖ 1861年，英国科学家Graham系统研究。
1861年 溶 液
半透 膜
水 Thomas Graham 实验
I:一些物质，如氯化钠等无 机盐，可以透过半透膜，溶 液蒸干后，溶质以晶体形式 析出。 晶体
II：如氢氧化铁、蛋白质等， 其溶液不能透过半透膜，蒸 干后，以粘稠形式出现。
胶体
Thomas Graham 实验
实验现象
1）糖、无机盐、尿素等溶液，扩散快，易从羊皮纸渗 析出来； 2）明胶、氢氧化铝、硅酸等，扩散慢，不能或难以渗 析出来。
Thomas Graham 实验
若将待测溶液蒸去水分后：
• 前者 (扩散快者)：易于成晶体析出； • 后者 (扩散慢者)：大多成无定型的胶状物；Graham首先 提出这种胶状物为 “胶体”，其溶液叫作 “溶胶” 。
光学性能 流变学性能 纳米材料 润湿、摩擦、粘附 吸附现象 界面电动现象 界面层结构
溶液中的有序分子组合 体、生物膜与仿生膜、 有机无机混合膜、有序 组合体中的理论化学反 应
体系
理论
气溶胶、憎液溶胶、亲液溶胶、 成核理论，DLVO 与 HVO
粗分散体系(悬浮液)、智能流 稳定理论、高分子溶液
体，电磁流变学、单分散溶胶、 理论、胶束理论、光散
六、胶体与表面化学的发展
❖ 1、自然科学带动胶体与表面化学的提高：
☆现代物理化学理论，解决胶体化学中的基本理论问题； ☆现代精密仪器和方法解决胶体化学许多悬而未决的问题； ☆胶体知识应用广泛，丰富了科学内容，促进了对知识的探索。
❖ 2、工农业飞跃发展对胶体表面化学提出新要求：
❖ 5、油水井的正常维护
01-现代表面工程学导论--绪论
喷涂等。
涂层技术的内容
1.电镀技术
2.有机涂层
3.热喷涂
4.物理气相沉积
1.电镀技术（化学镀、刷镀）
防腐蚀-------Zn、Cd、Cu、Ni、Ag、Au、Pt、 Rt、CuNiCr、SiC---Ni、Ni-P 抗氧化 耐磨损、耐腐蚀 减磨、防粘结、导电 装饰 复合镀层 非晶态镀层
2.有机涂层
表面技术
表面技术主要通过表面涂覆和表面改性技术来提 高材料抵御环境作用能力和赋予材料表面某种功 能特性。 表面涂覆：主要采用各种涂层技术。
表面改性技术：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。
表面工程技术的目的和作用
表面工程技术的主要目的：就是在于通过表面处理 使材料表面按人们希望的性能进行改变。 具体说：表面工程技术是在不改变基体材料的成分、
如美国工程科学院早在几年前为美国 国会提供的2000年前集中力量加强发 展的9项新科学技术中，有关材料方面 的仅有材料表面科学与表面技术的研 究。
一、使用表面技术的目的
（1） 提高材料抵御环境作用能力。
（2） 赋予材料表面某种功能特性。包括光、 电、磁、热、声、吸附、分离等等各种物 理和化学性能。 （3） 实施特定的表面加工来制造构件、零 部件和元器件等。
表面技术倍受重视的原因
表面新技术的出现之所以受到重视，不仅仅在于 重要的学术价值，这是因为：
1） 材料物理、化学性能及其变化都从表面开始；
2 ）随着器件的微型化，表面 / 体相的原子比增大， 会出现许多新的特性；
3 ）材料表面的研究是许多高新技术的理化基础等。
世界各发达国家均对表面工程高 度重视：
应用实例2
表面工程第一课
➢ 表面技术与人民生活的改善
• 光子束、电子束和离子束的微细加工 • CVD、真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀、分子束外延的薄膜制造 • 湿法、溅射、等离子刻蚀等图形刻蚀 • 离子注入扩渗掺杂技术
表面分析技术
• 显微镜 • 表面成分和原子状态分析 • 表面晶体结构分析 • 表面性能测试
表面性能测试
• 外观检查 • 厚度的测量 • 结合强度的测定（ 切变法、压痕法、 划痕法、
• 化学镀 • 无外电流通过，利用还原剂将电解质溶液中的金
属离子化学还原在呈活性催化的工件表面，沉积 出与基体牢固结合的镀覆层。
• 涂装和粘结
表面覆盖技术(2)
• 堆焊和熔结
• 热喷涂： 将金属、合金、金属陶瓷材料加热到熔融或部分熔融，
以高的动能使其雾化成微粒并喷至工件表面形成牢固的涂 覆层。
• 热浸镀： 将工件浸在熔融的液态金属中，使工件表面发生系列
与激光重熔复合、化学热处理与电镀的复合、表面强 化与固体润滑膜的复合、多层膜技术的复合、金属材 料与非金属材料涂层的复合等。 （4） 基于环境友好、低成本高性能的表面先进制备技术。
学习材料表面新技术的意义
➢ 表面技术与制造业技术创新：表面技术是21世纪关键技术之一，其 本身是先进的制造技术，对制造业的技术创新提供了必要的工艺支持。
（1）感官认识——美与丑
表面现象
（2）理性认识——
表面文章
金玉其外 败絮其中 （1）表面具有自身的功能 ——适应环境
中国石油大学(华东)《热工基础》期末考试必备通关指导
《热工基础》课程练习题适用层次所有层次适应专业石油工程、油气储运工程使用学期自学学时12021 授学时40 实验学时0使用教材教材名称《工程热力学（第三版）》；《传热学（第二版）》编者沈维道等;戴锅生出版社高等教育出版社参考教材《传热学》俞佐平等，高等教育出版社热力学部分绪论第一章基本概念 1-1～1-5第二章热力学第一定律 2-1～2-5练习题1-1：华氏温标规定，在标准大气压（101325Pa）下纯水的冰点是32℉，汽点是212℉（℉是华氏温标温度单位的符号）。
试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。
1-8：容器被分隔成A、B两室，如图1-19所示。
已知当地大气压=bp，B室内压力表2 的读数04.02,=ep MPa，压力表1的读数294.01,=ep MPa，求压力表3的读数（用MPa表示）。
第二章热力学第一定律 2-6～2-7第三章理想气体的性质 3-1～3-3；3-4～3-6练习题2-5：夏日为避免阳光直射，紧闭门窗，用电扇取凉，电扇功率为60W。
假定房间内初温为28℃、压力为，太阳照射传入的热量为，通过墙壁向外散热1800kJ/h。
室内有3人，每人每小时向环境散发热量为。
试求面积为15m2、高度为3.0m的室内每小时温度的升高值。
已知空气的热力学能与温度的关系为{}KTu∆=∆72.0kJ/kg。
3-4：锅炉燃烧需要的空气量折合为标准状态为30,105⨯=vq m3/h,实际送入的是温度int=250℃、表压力=ep150mmHg的热空气。
已知当地大气压力=bp756mmHg。
设煤燃烧后产生的烟气量与空气量近似相同，烟气通过烟囱排入大气。
已知烟囱出口处烟气的压力=2p，温度T2=480K，要求烟气流速=fc3m/s，试求：（1）热空气实际状态的体积流量vq；（2）烟囱出口内直径的设计尺寸。
见图3-10。
3-8：体积V=0.5m3的密闭容器中装有27℃、的氧气，加热后温度升高到327℃。
《表面工程学》PPT课件
整理ppt
21
表面微细加工技术
• 在各种功能元器件的制备过程中，常常需要在特 定性能的薄膜上加工、制作各种形状，如导电线 路等。这些加工的特点是精度要求高，且主要集 中于元器件的表面。
的表面工程技术或先进制造技术之一。
整理ppt
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4．表面合成新材料技术
• 主要指采用特定的表面工程技术，在材 料表面合成常规工艺方法无法获得的新 材料，或者利用材料的表面加工过程获 得全新材料的工艺。
• 由于表面工程技术具有一般整体材料加 工技术不具备的优点，如气相沉积技术 可从气相原子直接凝固成固相，离子注 入技术的粒子可强行注入基材，从而形 成相图上无法得到的非平衡材料。
表面加工三维成型技术 快速原型制造
• 现代表面工程技术与计算机、自动控制技 术相结合，在三维零部件的原型制造方面
正发挥越来越重要的作用。
• 采用逐层堆积，计算机控制使每层形状与 该零部件的相应剖面相同，最终形成产品
成品。
• 在单件或小批量原型制作时速度高，制造 成本低。
• 快速原型制造技术已成为近年来发展最快
• 我国也非常重视表面工程技术的发展、创 新与应用。
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表面工程技术的分类
按照表面工程技术的特点，可以将其分为 • 表面改性、 • 表面加工、 • 表面加工三维成型、 • 表面合成新材料等。
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1. 表面改性技术
• 指赋予材料表面以特定的物理、化学性 能的表面工程技术。
• 材料的表面性能包括高强度、高硬度、 耐蚀性、导电性、磁性能、光敏、压敏、 气敏特性等。
表面工程学章节重点word
第一章课程内容—以材料表面改性和强化为主，掌握表面工程的基本概念和基础理论，了解表面工程所涉及的各类处理技术及其近些年来的发展和在工业中的应用。
课程目的—通过本课程的学习既能系统的掌握专业基础与共性知识，又能培养合理设计零件的能力；同时开扩视野，拓展知识面，为产品设计提供一个创新的平台。
表面技术亦或是表面工程学是—门新兴的边缘学科，它涉及到多个工程领域，诸如机械工程、半导体电子工程、化学工程、能源工程、动力工程、航空航天工程、建筑工程等。
它在学术上丰富了材料科学、表面物理学、表面化学、金属学、陶瓷学、高分子学、传热学、传质学等多个学科的理论，开辟了一系列的研究领域。
表面技术产生的主要原因：(1) 高科技的发展对机件质量的要求越来越高。
(2) 器件的微型化。
元器件的微型化使表面问题更为突出。
因为在各种功能元器件的制备过程中，常常需要在特定性能的薄膜上加工、制造各种形状，如导电线路等。
(3) 降低材料成本。
以普通材料代替昂贵材料。
从理论上，表面工程在有关边缘学科交叉渗透的基础上形成了具有特色的基础理论和技术理论；从应用上，表面工程已深入到国民经济的方方面面，并将产生越来越大的经济效益和社会效益。
1.1 表面工程的定义和内涵定义：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。
内涵：（1）表面改性技术提高零部件表面的耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化性能，或装饰零部件表面，或使材料表面具有各种特殊功能(如电性能、磁性能和光电性能等)的有关技术。
2）表面加工技术在材料表面加工或制作各种功能结构元器件的有关技术。
如在单晶硅表面制作大规模集成电路的光刻技术、离子刻蚀技术等。
（3）表面合成材料技术采用特定的表面工程技术，在材料表面合成常规工艺方法无法获得的新材料，或者利用材料的表面加工过程获得全新材料的工艺。
（如气相沉积技术可将气相原子直接在基材表面凝固成固相，离子注入技术可将粒子强行注入基材，获得相图上无法得到的非平衡材料等。
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1.1 表面工程技术的概念
表面工程学是材料科学与工程中发展最快的学科 之一。
现有的表面工程技术种类繁多，但在最初它们分 属不同学科，如：
1）金属材料学←—化学热处理、表面淬火技术； 2）化学或化工←—电镀与电刷镀、涂装技术； 3）物理电子学←—真空镀膜、离子镀。
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2. 教材及参考资料
[1]曾晓雁,吴懿平. 表面工程学. 机械工业出版社, 2007。 [2]钱苗根,等. 现代表面技术. 机械工业出版社, 2002. [3]徐滨士. 神奇的表面工程. 清华大学出版社, 2000.TG17-49/1 [4]刘新田. 表面工程. 河南大学出版社, 2000. [5]赵文轸. 金属材料表面新技术. 西安交通大学出版社, 1992.TG139/6 [6]董允, 等. 现代表面工程技术. 机械工业出版社, 2000.TG17/29 [7]徐滨士,刘世参. 表面工程. 机械工业出版社, 2002.TG174.4/3 [8]姚寿山,等. 表面科学与技术. 机械工业出版社, 2005. TG174.4/5 [9]姜银方. 现代表面工程技术. 化学工业出版社, 2006.TG17/48 [10]李金桂. 现代表面工程设计手册. 国防工业出版社, 2000. TG17/30 [11]刘江南. 金属表面工程学. 兵器工业出版社, 1995. TG17/24
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3.教学方法：
上课（多媒体+板书） 课堂讨论（Presentation）
4.成绩评定方式：
期末考试(70%) 平时(30%)(出勤、课堂讨论、作业、实验)
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表面工程
第一章 绪论
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主要内容
1.1 表面工程技术的概念 1.2 表面工程技术的意义和目的 1.3 表面工程技术的发展 1.4 表面工程技术的应用 1.5 表面工程技术的分类
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1.教学内容（32学时/2学分）
第一章：绪论 第二章：表面科学基础 第三章：表面热处理与化学热处理 第四章：热喷涂 第五章：电镀与化学镀 第六章：化学转化膜 第七章：涂料及涂装 第八章：气相沉积 第九章：高能束表面改性 第十章：表面分析与测试
2学时 4学时 2学时 8学时 2学时 2学时 2学时 2学时 6学时 2学时
2）表面加工技术：能在材料表面加工、制作各种功 能结构的有关技术。
3）表面合成材料技术：借助各种手段在材料表面合 成新材料的技术。
4）表面加工三维合成技术：快速成型技术。
5）两种或两种以上上述技术的组合。
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表面工程技术的特点
① 涉及的研究领域增大。由单纯的表面改性扩展到表面加 工和新材料合成。
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1.2 表面工程技术的意义和目的
1.表面工程技术的意义
A、经济意义（三方面） （1）机械部件在使用过程中会发生腐蚀、磨损、氧化、
侵蚀等。表面往往首先发生破坏或失效，引起整个机件的 破坏或失效，造成经济损失。在各种机电产品的失效破坏 中，约有70%是由腐蚀和磨损造成的。因此，表面是防止 设备失效的第一道防线。 （2）即使承受扭转或弯曲载荷、因疲劳断裂失效的零件， 其断裂也是从表面（受力最大）开始，并逐渐向内部发展， 造成经济损失。因此，材料表面是防止疲劳破坏的第一道 防线。 （3）现代工业迅猛发展，对机械产品提出了更高的要求。 这必然对机件表面的耐磨、耐蚀等性能提出更高的要求。 提高经济效益。
表面工程
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课程的目的与意义：
《表面工程》是一门介绍“材料表面改性和强化” 方面的课程，阐述了表面工程的基本概念和理论，分 别论述了表面工程中所涉及的各类处理技术。
目的： ① 掌握各种表面处理技术的基本原理； ② 能合理选择并应用各种表面工程技术； ③ 选择所用材料和制定最佳工艺； ④ 研究与开发表面工程新技术； ⑤ 为将来从事这方面的工作或研究打下扎实的基础。
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为了满足这些要求，在某些情况下可以选用贵金 属或合金来制造整体设备及零件都像航空航天、军工领域那样不计成本。
另一方面，在许多时候无法找到一种能够同时满 足整体和表面性能要求的材料。
因此，开发材料表面工程技术，在不增加或少增 加材料成本的同时使产品表面受到保护和强化， 对提高产品的使用寿命和可靠性、增强产品的竞 争力、节约材料和能源等均具有重要意义。
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1、表面工程技术的定义
定义：为满足特定的工程需要，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，称表面工程技术。
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2、表面工程技术的内涵
1）表面改性技术：能提高零部件表面耐磨性、耐蚀 性、抗高温氧化性能或装饰零部件表面、或使材 料表面具有各种特殊功能的有关工程技术。
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B、学术价值（表面科学）
① 材料的物理、化学性能的变化都从表面开始；
微米变纳米（物理），化学反应（化学）
② 随着科技的发展，器件的微型化，表面与体相的 原子比增大，会出现许多新的特性；
③ 材料表面的研究是许多高新技术的理化基础。
a. 表面科学的研究为表面工程新技术的开发提供理论指导； b. 表面工程新技术的开发和完善，又提出许多新的学术研
② 涉及的研究对象增加。由“结构材料”扩展到“功能材 料”。
③ 学科涵盖面变宽。包括材料、物理、化学、冶金、机械、 电子、生物等，是名副其实的交叉学科。
④ 涉及的基材面变广，几乎包括了所有的工程材料：
（1）金属；（2）陶瓷；（3）半导体；（4）高分子； （5）混凝土；（6）木材；（7）复合材料
⑤ 涉及的工艺方法增多，数以百计。随着科技的发展，这 类方法还会逐年增多。
究课题；
这些研究有力地促进了材料科学、冶金学、机械学、 机械制造工艺学以及物理学、化学等基础学科的发展。
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2.金属材料表面工程技术的目的
表面工程技术的含义很广泛，至少包括表面改性和 表面加工两方面，而后者主要是机械切削中的内容， 属机械加工范畴。因此，本课程提到的表面工程技 术主要指表面改性技术。