表面工程论文.

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我对表面工程的认识

我对表面工程的认识

我对表面工程的认识表面工程是表面预处理后,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,以获得所需表面性能的系统工程。

表面工程技术是表面工程的核心和实质。

1. 表面工程的基本知识表面工程的发展历史•1983年首次由Prof.提出。

英Birmingham大学成立澳福森表面工程研究所•1985年发行表面工程(Surface Engineering) 杂志•1986年在布达佩斯国际热处理联合会更名为国际热处理与表面工程联合会•1987年在英国,1988年在日本召开ICSE•1987年12月在京成立中国机械工程学会表面工程研究所。

88年创刊《表面工程》杂志。

11月召开首届表工程研讨会。

1998年表面工程杂志更名为《中国表面工程》(CSE)表面工程学的现状表面工程技术分类①表面涂镀技术将液态涂料涂覆在材料表面或将镀料原子沉积在材料表面形成涂层或镀层。

常见手段有热喷涂、堆焊、电镀、化学镀、气相沉积和涂装技术。

②表面改性技术利用热处理、机械处理、离子处理和化学处理等方法,改变材料表面的成分及性能的技术。

常见手段有热扩渗、转化膜、表面合金化、离子注入和喷丸强化。

③薄膜技术采用各种方法在工件表面上沉积厚度为100nm至1um或数微米薄膜的技术。

常见手段有气相沉积技术等。

表面工程的特点表面工程技术最突出的技术特点是无需改变整体材质,就能获得本体材料所不具备的某些特殊性能。

表面技术多获得的表面覆盖层厚度一般从几十微米到几毫米。

表面工程的功能装饰性:表面工程技术的传统作用之一是赋予表面更好的装饰性。

不过对于金属的纯装饰性表面处理不多,很多是在兼顾表面防护性能的前提下赋予材料的装饰性,如在钢制工件上底镀Cu中镀Ni、表镀Cr, Cu层和Ni层起防护作用,而表镀的Cr层可长久保持装饰性金属光泽。

防护性:据不完全统计,全世界每年因表面磨损、表面腐蚀、表面摩擦、表面缺陷造成对金属、非金属损失约万~万亿美金,约占全世界GDP的10%~12% 表面工程技术的主要作用是:经表面改性、表面处理、表面涂覆或表面复合处理,解决材料表面磨损、表面腐蚀、表面摩擦、表面缺陷造成的破坏,从而延长材料的有效服役时间。

表面工程技术论文

表面工程技术论文

摘要:纳米颗粒表面改性,或称为纳米颗粒表面修饰,是纳米颗粒材料制备与应用中的重要应用,也是纳米材料科学与工程领域十分重要的研究内容。

近年来,纳米颗粒表面改性已形成了一个研究领域。

对纳米颗粒表面改性的研究可以使人们更深入的认识纳米颗粒的基本物理效应,扩大纳米颗粒的应用范围。

关键词:纳米颗粒表面改性稳定性表面涂层纳米颗粒表面改性,或称为纳米颗粒表面修饰,是纳米颗粒材料制备与应用中的重要应用,也是纳米材料科学与工程领域十分重要的研究内容。

纳米颗粒表面改性的研究不仅具有重要的学术意义,而且更具有重要的实用价值。

纳米颗粒表面改性的目的一般在于以下几个方面:1、改善或改变纳米颗粒的分散性;2、提高纳米颗粒表面活性;3、使纳米颗粒表面获得新的物理、化学、力学性能及新的功能;4、改善纳米颗粒与其他物质之间的相容性。

纳米颗粒表面改性的研究内容主要包括以下三个方面:1、研究纳米颗粒表面特性,以便进行针对性的改性处理。

2、在上述测定结果的基础上,对纳米颗粒表面特性进行分析评估。

3、根据实际应用,确定纳米颗粒表面改性剂的类型,并通过应用试验和应用性能测试,确定出特定的纳米颗粒表面改性剂和表面改性处理工艺。

制备含有纳米颗粒材料的表面涂层的一个重要途径是把纳米颗粒加入液体介质,形成纳米颗粒/有机溶剂或纳米颗粒/水基溶剂的固体/液体体系,然后利用表面涂覆技术制造出复合涂层。

但是,这涉及到的一个关键问题是如何是纳米颗粒稳定的分散在液体介质中。

由于纳米颗粒具有的小尺寸效应,即比表面大、表面能高,是的纳米颗粒在空气中和液体介质中发生团聚。

若不对其进行分散处理,则团聚的纳米颗粒进入图层中不但起不到改善涂层性能的目的,反而有可能降低涂层性能。

对纳米颗粒进行分散处理的最有效途径是对纳米颗粒进行表面改性。

通过对纳米颗粒进行适当的表面改性处理,可以改善纳米颗粒与液体介质及其他成分的相容性,保证颗粒性能的发挥。

纳米颗粒表面改性技术的发展也大大拓展了其应用领域,促进了其在工业各领域的实际应用。

关于表面工程技术论文

关于表面工程技术论文

关于表面工程技术论文表面工程是由多个学科交叉、综合、复合,以系统为特色,逐步发展起来的新兴学科,从上世纪八十年代开始一直保持较快的发展速度,在科研和生产中得到广泛应用,收到了良好的效益。

下文是店铺为大家搜集整理的关于表面工程技术论文的内容,欢迎大家阅读参考! 关于表面工程技术论文篇1试谈表面工程技术在模具制造中的应用摘要:作为一门科学与技术,表面工程能够有效的改善电子电器元件、机械零件等基质材料表面的性能。

如今,表面工程中的各项表面技术已经被广泛的应用到各类机电产品当中,显然已经成为了现代制造技术的重要组成部分,是当前维修、再制造环节中是基本手段。

文章首先对模具表面的主要处理技术进行了详细的阐述,其次对表面工程技术在模具制造中的应用进行了系统的分析与探讨。

关键词:模具制造;表面工程技术;应用作为模具工业的基础,模具材料随着模具工业的迅猛发展,其不但需要具备较高的韧性、强度之外,还需要具有良好的综合性能。

通过表面工程技术的应用,不仅能让模具表面的各种性能得到相应的提高,并且模具内部也将保持着足够的强韧性。

显然,它的应用对于模具综合性能的改善、材料潜力的发挥、成本的降低、合金元素的节约以及模具新材料的进一步利用来说,都十分有效。

1 模具表面的主要处理技术1.1 硬化膜沉积技术物理气相沉积技术、化学气相沉积(CVD)是目前较为成熟的硬化膜沉积技术。

硬化膜沉积技术在最早出现的时候,通常都是应用在刀具、量具等工具上,有着极佳的效果。

并且,很多刀具都已经将涂覆硬化膜当做成最为标准的工艺。

在目前的实际应用过程中,我们不难发现,硬化膜沉积技术的成本是较高的,尤其体现在设备的成本上。

同时,硬化膜沉积技术依旧只应用于一些较精密且具有长寿命的模具上,如果通过建立热处理中心的方式来对其应用,必定会大大降低涂覆硬化膜的成本。

显然,在硬化膜沉积技术的应用下,整个模具制造的水平将得到实质性的提高。

1.2 渗氮技术在整个渗氮工艺中,具有离子渗氮、液体渗氮、气体渗氮等多种方式,而每一种不同的渗氮方式中都具有诸多不同的渗氮技术,这些不同的技术能够有效的适应不同工件、不同钢种的实际要求。

表面工程摩擦学研究进展

表面工程摩擦学研究进展

表面工程摩擦学研究进展前言表面工程摩擦学是当前研究热点之一,其研究对象是乾摩擦、润滑摩擦以及滑动摩擦中涉及到的各种表面结构与化学性质,其目的是找到控制摩擦与磨损及提高表面性能的方法。

本论文将介绍近年来表面工程摩擦学领域的主要研究进展及未来发展方向。

一、表面粗糙度对摩擦的影响表面粗糙度是其中一个非常重要的研究方向。

表面粗糙度是由于机械制造时不可避免的加工误差而形成的。

同时,表面粗糙度会对摩擦系数产生影响。

当表面粗糙度增加时,摩擦系数也会增加,这是由于更多的表面接触形成了更多的摩擦点,这些摩擦点之间相互干涉,摩擦力加大。

因此研究粗糙表面与平滑表面之间的摩擦性质是表面工程摩擦学的另一个研究热点。

研究表明,合理的粗糙度可以降低表面的摩擦系数。

二、润滑剂在摩擦中的作用润滑剂在摩擦学中是一个热门研究领域。

研究润滑剂对摩擦系数的影响并不容易,因为润滑剂对摩擦系数的影响是非常复杂的,不同类型的润滑剂对摩擦系数的影响也有显著差异。

传统的润滑剂是油脂、脂肪酸等,纳米润滑剂是指通过纳米技术生产的润滑剂,包括表面改性纳米颗粒和表面改性纳米纤维。

三、表面微纳结构的研究进展表面微纳结构在表面工程摩擦学研究中也是热门话题。

通过控制表面微观结构,可以明显改善材料表面性能。

表面微纳结构包括摩擦系数、抗磨损性、润滑性等。

研究表明,通过表面微纳结构技术,可以在材料基体表面形成大小尺寸不同的微结构,进而改善材料表面摩擦性、磨损性等性能。

四、表面化学处理对摩擦性质的影响表面化学处理是指在表面化学反应中加入控制条件,通过改变材料表面化学性质来改善材料的表面性能。

表面化学处理在表面工程摩擦学中的应用也是研究热点。

材料表面化学性质主要涉及表面识别、电荷分布及表面化学反应等方面,这些性质的改变会直接影响到材料表面的摩擦性及其它性质。

总结表面工程摩擦学的研究领域十分广泛,从表面微纳结构到表面化学处理等都是当前研究热点。

这些研究对实现摩擦减小、磨损降低、材料寿命延长、节能降耗等方面有重要作用。

表面工程技术的研究进展

表面工程技术的研究进展

表面工程技术的研究进展表面工程技术是指通过一系列的物理、化学、机械或电子等手段,改变物体表面性质的工艺技术。

在现代工业生产和科研中,表面工程技术已经成为一个不可或缺的研究领域。

本文将围绕表面工程技术的研究进展展开讨论。

第一部分:基础技术作为表面工程技术的基础,涂层技术首先受到了广泛的关注和研究。

传统的涂层技术主要包括电化学沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等。

但是传统涂层技术在一些方面的性能还有待提升,例如生产效率、质量控制等方面。

因此,新型涂层技术应运而生。

其中,离子注入、离子氮化等高能物理技术使涂层能够在表面形成硬度高、抗腐蚀、耐磨、高温、低摩擦等性能的薄膜,从而提高涂层的性能和适应性。

这些技术成功地实现了从微米到纳米级薄膜的控制和制备。

第二部分:应用领域表面工程技术的应用领域十分广泛,例如材料科学、机械工程、电子信息、生命科学等多个领域。

其中,在材料科学领域,人们利用表面工程技术成功地开发出了许多新型高性能材料,例如具有高导电性、高压电、高温度等性能的钛合金、镍基合金等。

这些新型材料的应用,显著提高了产品的性能和质量,也满足了不同领域对材料性能的需求。

在电子信息领域,表面工程技术也得到了广泛的应用。

例如,人们可以利用表面工程技术制备出高纯度单晶硅、氮化铝、氧化铝等材料,这些材料在集成电路中的应用,使得电子器件的性能得到了显著的提高。

此外,表面工程技术的应用也推动了透明导电膜、太阳能电池等领域的研究和发展。

第三部分:前沿技术当前,表面工程技术的研究正朝着更为前沿、更为复杂的方向发展。

其中,超材料、亚波长光学器件、仿生材料等前沿技术受到了科学家们的广泛关注。

这些研究不但能够为工业生产带来新的突破,也能为人类科学技术的进一步发展带来更多的可能性。

四、结论总体来看,表面工程技术在生产、科研中的应用十分广泛,也为不同领域的发展提供了丰富的可能和丰硕的成果。

同时,随着新一代材料的研究和发展,表面工程技术的研究也在不断推进,未来必将带来更多的惊喜和可能。

材料表面工程论文

材料表面工程论文

材料表面工程论文第一篇:材料表面工程论文纳米表面工程1、引言表面工程技术是表面处理、表面涂镀层及表面改性的总称。

表面工程技术是运用各种物理、化学和机械工艺过程来改变基材表面的形态、化学成分组织结构或应力状态而使其具有某种特殊性能,从而满足特定的使用要求。

随着纳米科技的发展,微机电系统的设计、制造日益增多,制造技术与加工技术已由亚微米层次进入到原子、分子级的纳米层次。

如日本已研制成功直径只有1mm~2mm的静电发动机、米粒大小的汽车。

美国已研制成功微型光调器,并计划研制微电机化坦克、纳米航天飞机、微型机器人。

在光电子领域,日本NEC公司在GaAs基体表面上,利用分子外延技术,把所需的原子喷射到一块半导体表面上,形成特定的岛状晶体而成功制作出具有开关功能的量子点阵列。

美国已制造出可容纳单个电子的量子点,而量子点小到可在一个针尖上容纳几亿个。

这些技术都是在特定表面上实现的,属表面工程范畴。

但随着尺度的减少,表面积与体积之比相对增大,表面效应增强,表面影响加大,传统的表面设计和加工方法已不再适用。

为适应纳米科技发展带来的变化,需建立与之相适应的表面工程——纳米表面工程。

纳米粒子的表面效应使杂质在界面的浓度大大降低,从而改善了材料的力学性能。

同一材料, 当尺寸减小到纳米级时,由于位错的滑动受到限制,表现出比基体相材料高得多的硬度,其强度和硬度可提高4一5倍。

如n一Fe晶断裂强度比普通铁高12倍;纳米碳管密度仅为钢的1/6,但其强度比钢高100倍,杨氏模量估计可高达5TPa,这是目前可制备的最高比强度的材料12,3]。

研究发现,骨、牙、珍珠和贝壳之所以具有很高的强度,是因它们由纳米轻基磷酸钙、纳米磷酸三钙与少量的生物高分子复合组合而成。

纳米材料界面量大,界面原子排列混乱,原子受外力作用产生变形时,很容易迁移、扩散,表现出甚佳的塑性、韧性、延展性,比粗晶高1016-1019倍的扩散系数。

如28nm的n一20Ni一P在280oC时的伸长极限比257nm的高3.7倍,n-euFZ和n-TIOZ室温下的塑性变形也有类似现象。

材料表面工程技术论文

材料表面工程技术论文

材料表面工程技术论文材料表面工程是通过控制和改善材料的表面性质而提高其相容性的技术领域,这是店铺为大家整理的材料表面工程技术论文,仅供参考! 材料表面工程技术论文篇一金属材料表面工程的应用与发展摘要:表面工程技术是21世纪的关键技术之一,从上世纪八十年代开始一直保持较快的发展速度,在科研和生产中得到广泛应用,收到了良好的效益。

本文简要概述了金属材料表面工程技术中的表面改性处理、表面涂镀/层技术和堆焊表面改性技术的特点、应用范围和发展现状。

关键词:金属材料;表面工程;发展与应用Abstract: Surface engineering technology is one of the key technologies in the 21 st century, and ithas been maintained a fast rate of development from the 1980 s. This technology is used widely in scientific research and production,and received good benefits. This paper briefly summarizes the characteristics ,application and development of the surface modification processing, surface coating plating/layer technology and the build-up welding technique in metal material surface engineering technologies.Key Words: Metal material, Surface engineering, Application and development中图分类号:F416.41文献标识码:A 文章编号:引言表面工程学是一门涉及材料科学、冶金技术、机械工程等众多领域的综合学科,包括表面科学理论、表面工程技术、表面工程技术设计、表面分析与检测技术、表面质量与工艺过程控制工程、表面工程管理与经济分析等几个方面[1]。

机械制造过程中的表面工程技术研究

机械制造过程中的表面工程技术研究

机械制造过程中的表面工程技术研究导言:机械制造是现代工业的重要组成部分,各种机械零部件的制造过程中,表面工程技术的研究起到了至关重要的作用。

表面工程技术可以改善材料的表面性能,提高机械零件的使用寿命和工作效率。

本文将对机械制造过程中的表面工程技术进行研究探讨,包括表面处理技术、涂层技术以及电化学加工技术。

一、表面处理技术表面处理是机械制造过程中不可忽视的环节之一。

它包括去毛刺、去氧化、除污和调质等工艺。

通过表面处理,可以去除材料表面的氧化物、杂质等物质,提高表面的平整度和光洁度,增加表面的附着力和耐蚀性。

常见的表面处理技术有物理方法和化学方法。

物理方法主要包括研磨、抛光、喷砂、喷丸等技术。

研磨是利用砂轮或磨料进行磨削,将材料表面的不平整物质去除,达到平整度要求。

抛光是利用研磨液和研磨膏对材料进行光洁度处理,使其表面光滑如镜。

喷砂和喷丸是通过高速喷射颗粒材料,冲击材料表面,去除氧化皮和残留物,达到清洁表面的目的。

化学方法主要包括酸洗、镀锌、镀镍、电镀等技术。

酸洗是将材料浸泡在酸液中,使其表面氧化物和杂质得到溶解和去除。

镀锌是通过将材料浸泡在镀锌液中,使其表面形成一层锌层,提高材料的耐腐蚀性。

电镀是利用电解原理,在材料表面镀上一层金属涂层,常见的有镀铬、镀镍等。

二、涂层技术涂层技术是机械制造过程中常用的一种表面工程技术,可以改变材料表面的化学和物理性质,提高材料的使用寿命和性能。

涂层技术既包括有机涂层技术,也包括无机涂层技术。

有机涂层主要包括喷漆、喷塑和喷涂等技术。

喷漆是将颜料和稀释剂喷射到材料表面,形成一层保护涂层。

喷塑是将粉末涂料喷射到材料表面,通过加热固化形成坚硬的涂层。

喷涂是将溶液或悬浮液喷射到材料表面,形成一层均匀的涂层。

无机涂层技术主要包括热喷涂、电镀和化学气相沉积等技术。

热喷涂是将金属粉末或陶瓷粉末通过喷枪喷射到材料表面,形成一层坚固的涂层。

电镀是利用电解原理,在材料表面镀上一层金属涂层。

表面工程

表面工程

二氧化钛薄膜的应用刘佳年3110702015,金属1101,材料科学与工程学院摘要:二氧化钛薄膜在紫外光照射下的光催化活性和亲水性吸引了许多科学工作者对其进行了大量的研究。

本文对近年来二氧化钛薄膜及掺杂二氧化钛薄膜在环境、能源、生物、医学等方面的应用作了简要介绍,同时也对研究中存在的问题和将来研究发展的方向进行了简单评述关键词:二氧化钛(TiO2),薄膜,光催化,亲水性引言:二氧化钛有着其独特的性能:第一,即众所周知的光催化性,能分解有机物,具有抗菌防污功能;第二,即超亲水性,利用这一性质可生产防雾、自清洁产品。

这两种现象虽然能同时发生在二氧化钛薄膜上,但在本质上是不同的两个过程。

在具体情况下,所表现出的亲水性或/和光催化活性程度也不同。

人们已对其机理进行了大量研究,其中光催化机理已趋完善,而亲水性机理迄今为止尚不完全清楚,还存在分歧,有待于更进一步深。

1.在环境方面的应用(1)农用抗菌剂日本开发了商品名为ァリン的新型无机杀菌剂。

其主要成分为SiO2、TiO2和银、铜离子。

(2)卫生陶瓷洁具日本最近开发出用TiO2被履的抗菌陶瓷用品。

其制造工艺是先将TiO2加水制成浆料涂在陶瓷表面上,高温锻烧即得到了1μm厚的光催化TiO2薄膜产品。

在光照射下,就能完全杀死其表面的细菌。

为了在微弱光下亦有抗菌性,可在TiO2浆料中加银、铜离子化合物。

(3)水处理污水处理要把水中的有害物质、悬浮物、泥沙、细菌、病毒、异味、色素等污染物从水中去除。

传统水处理方法占地大,投资高,耗电大,效率低,运行费用高,并且还有二次污染,所以污水处理问题一直得不到理想解决,纳米科技的发展和应用解决了这一难题。

纳米二氧化钛催化可直接利用太阳光、紫外光、彻底分解有机或无机的有毒污染物,通过纳米粒子的光催化作用,可以完全矿化、氧化成无害的CO2,H2O无二次污染,经我们对造纸厂、印刷厂、酒精厂、化工厂、食品厂、生物制药厂、农药厂等污水的降解处理结果显示,60分钟COD的降解率达90%以上,完全可以达到C0D低于100以下的国家污水排放标准。

材料表面工程结课论文

材料表面工程结课论文

金属材料表面纳米化技术摘要材料表面纳米化技术是指在材料表面制备出一定厚度的纳米结构表层的方法。

它的工艺设计必须满足以下三个条件:外加载荷必须足够大,使材料表面产生塑性变;外加载荷反复作用于材料的表面,保证表面积累足够大的塑性变形量;外加载荷与材料表面的接触必须光滑,避免材料表面发生损伤。

本论文概述了金属材料表面纳米化研究的现状,包括表面纳米化的基本原理、制备方法、结构特征、功能特性以及应用等,并对表面纳米化研究的发展进行展望。

关键词金属材料表面纳米化结构性能研究进展应用1前言表面工程是经表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性和表面复合处理技术,改变固体金属表面或非金属表面的化学成分、组织结构、形态和应力状态等,以获得所需表面性能的系统工程。

主要包括表面涂覆、表面改性和表面复合处理技术。

表面工程的概念由英格兰伯明翰大学教授汤·贝尔于1983年首次提出,现已发展成为跨学科的边缘性、综合性、复合型学科。

表面工程以最经济和最有效的方法改变材料表面及近表面区的形态、化学成分和组织结构,或赋予材料一种全新的表面。

一方面它可有效地改善和提高材料和产品的性能(耐蚀、耐磨、装饰性能),确保产品使用的可靠性和安全性,延长使用寿命,节约资源和能源,减少环境污染;另一方面还可赋予材料和器件特殊的物理和化学性能[1]。

工程金属材料在工业上用途广、用量大,利用纳米技术提高工程金属材料的综合性能和使用寿命有着巨大的应用潜力。

自H.Gleiter教授利用金属蒸发冷凝一原位冷压成型法制备出纳米材料以来,人们又相继开发出多种制备方法,如非晶晶化法、机械研磨法和强烈塑性变形法等[2]。

但是,由于制备工艺复杂、生产成本高和材料外形尺寸有限、内部存在界面污染、孔隙类缺陷多等因素的制约,现有的制备技术还未能在工程金属材料上取得实际应用。

而在服役环境下,金属材料的失稳多始于表面,因此只要在材料上制备出一定厚度的纳米结构表层,即实现表面纳米化,就可以通过表面组织和性能的优化提高材料的整体性能和服役行为[3]。

表面工程的原理及应用论文

表面工程的原理及应用论文

表面工程的原理及应用论文1. 引言在现代工程领域中,表面工程是一种重要的技术,它涉及改善材料表面的性能和功能。

通过对材料表面进行处理或涂层,可以改变材料的化学性质、物理性质和机械性能,从而提高材料的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性等。

2. 表面工程的原理表面工程主要通过改变材料表面的形貌、结构和组成来改善材料的性能。

其主要原理包括:2.1 表面改性表面改性是通过对材料表面进行物理或化学处理,改变其表面形貌或化学性质,从而获得新的性能。

常见的表面改性方法包括喷涂、静电喷粉、高能表面处理等。

2.2 表面涂层表面涂层是一种常见的表面工程方法,它通过在材料表面形成一层保护性涂层,改善材料的性能。

常用的表面涂层材料包括聚合物涂层、金属涂层、陶瓷涂层等。

2.3 表面改变表面改变是指通过材料表面的形貌改变来改善材料的性能。

常见的表面改变方法包括微细加工、纹理处理、增加表面粗糙度等。

3. 表面工程的应用表面工程在多个领域都有广泛的应用,下面列举几个常见的应用领域:3.1 汽车工程在汽车工程中,表面工程可以用于提高汽车的耐腐蚀性和耐磨性。

通过在汽车表面使用抗腐蚀涂层和耐磨材料,可以有效延长汽车的使用寿命。

3.2 电子工程在电子工程中,表面工程可以用于保护电子器件表面免受腐蚀和氧化的影响。

通过在电子器件表面施加一层保护性涂层,可以提高其可靠性和使用寿命。

3.3 航空航天工程在航空航天工程中,表面工程可以用于提高飞机和航天器的耐高温性和抗磨性。

通过在飞机和航天器表面施加耐高温涂层和抗磨涂层,可以保证飞行安全和性能稳定。

3.4 医疗工程在医疗工程中,表面工程可以用于改善医疗器械的生物相容性和抗菌性能。

通过在医疗器械表面施加一层生物相容性涂层和抗菌涂层,可以减少感染风险并提高医疗器械的使用效果。

4. 结论表面工程是一种重要的技术,可以通过改变材料表面的形貌、结构和组成来改善材料的性能。

它在汽车工程、电子工程、航空航天工程和医疗工程等领域有广泛的应用。

表面工程对能源和环境问题的解决方案

表面工程对能源和环境问题的解决方案

表面工程对能源和环境问题的解决方案表面工程是一种利用现代工程技术对材料表面进行改性的方法,可以在很大程度上改善材料的性能和功能。

在能源和环境问题日益严峻的今天,表面工程技术可以提供许多创新的解决方案。

本文将探讨表面工程对能源和环境问题的解决方案,并阐述其潜在的影响和应用前景。

一个主要的能源问题是能源的高效利用和节约。

通过表面工程技术可以改善材料的热传导性能、摩擦系数和阻尼性能等,从而提高能源利用效率。

例如,在汽车工业中,采用表面工程技术可以改善发动机零件的表面光洁度和润滑性能,减少能源损耗并延长零件使用寿命。

此外,表面工程技术还可以用于改善太阳能电池的光吸收能力和光电转换效率,提高太阳能的利用率。

此外,环境问题也是当今社会面临的重要挑战。

表面工程技术可以用于控制材料的表面性质,使其具有抗菌、抗污染和自洁等特性,从而减少环境污染。

举例来说,在建筑行业中,采用表面工程技术可以制造具有自净能力的建筑材料,降低空气污染和水资源的浪费。

此外,表面工程技术还可以用于制备高效的大气吸附材料,从空气中吸附有害气体,如二氧化碳、甲醛等,净化空气环境。

表面工程技术还可以用于节约和再利用资源。

通过表面工程技术可以改善材料的耐腐蚀性能,减少材料的损耗和浪费。

例如,在航空航天工业中,采用表面工程技术可以增强航空器零部件的耐蚀性和磨损性能,延长使用寿命,并减少废旧部件的产生。

此外,表面工程技术还可以用于制备高效的催化剂和吸附剂,使废水和废气的处理更加高效和经济。

表面工程技术在能源和环境问题的解决中具有广阔的应用前景。

随着表面工程技术的不断发展和创新,我们可以预见到更多的创新解决方案的出现。

例如,通过表面工程技术可以制备出具有自动修复能力的材料,减少材料的损坏和浪费。

此外,随着纳米技术的发展,我们可以期待利用表面工程技术改善纳米材料的性能和功能,从而开拓出更多的应用领域。

然而,要实现表面工程技术在能源和环境问题上的广泛应用,我们还需要克服一些技术和经济上的挑战。

表面工程技术在工程机械中的实践与研究

表面工程技术在工程机械中的实践与研究

表面工程技术在工程机械中的实践与研究摘要:随着经济的快速发展,社会也在不断地进步,表面工程技术也取得了良好的发展。

本文概述了表面工程的定义和内容,探讨了在工程机械的应用中,表面工程技术的主要作用。

分析了在工程机械行业中常用的表面工程技术,并说明了表面工程技术在未来的发展前景。

关键词:表面工程技术;工程机械;应用目前,在工程设计中,我国的表面工程技术处理已经变得越来越重要。

在机械制造中,通过对产品和材料表面的处理,不仅提高了性能和质量,还确保了产品的安全性和可靠性。

处理产品的表面,增加了产品的耐腐蚀性,耐磨性、抗氧化性。

在一定程度上,延长了产品的使用寿命。

表面处理技术的应用,美化了产品的外观,同时也提高了产品在市场上的竞争力。

因为表面工程技术的优势,所以在工程机械中被大范围的应用。

在产品的性能、质量、外观方面起了很大的作用。

一、表面工程技术的概述(一)表面工程的定义表面工程是材料的表面经过预先处理后,利用表面的改性技术、涂覆技术、和多种表面技术复合处理,改变材料的固体金属表面和非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况,从而获得表面所需性能的一项系统的工程。

表面工程技术是表面工程的核心和实质。

表面工程技术包括结构分析技术、表面性能检测技术、测试方法,评价标准和质量保证等规模化的一整套技术。

总而言之,在材料表面进行的工作都属于表面工程的范畴。

(二)表面工程技术的内容表面工程技术以表面为核心进行研究,可以将表面工程技术分为以下三大类: 1.表面涂覆技术表面涂覆技术是将液态的涂料,刷在材料的表面。

还可以在材料表面沉积原子材料,根据不同的晶体结构、化学成分、性能,对基体材料进行镀层。

主要包括:热浸镀、热喷涂、电镀、化学镀等。

2.表面扩渗技术表面扩渗技术是指原子渗入了基体材料的表层上,改变了材料表面的化学成分,改变了基体材料的性能。

表面扩渗技术主要包括热处理、阳极氧化、合金化和离子注入。

3.表面处理技术通过加热或机械处理,能够改变材料的化学成分。

现代表面工程技术课程论文

现代表面工程技术课程论文

材料表面技术论题:现代表面工程技术课程论文系别:材料工程技术班级:材料111学号:111802006姓名:裴忠有现代表面工程技术课程论文摘要:本文介绍了金属表面电镀方面的新技术新工艺、静电喷涂的工作原理、卤素法镀锡工艺流程、热喷涂技术等表面工程技术。

关键词:电镀;热喷涂技术;静电喷涂;卤素法镀锡引言:表面科学与技术是研究表面现象和表面过程并为人类造福或被人们利用的科学技术。

本文介绍了以下几种表面工程技术的相关工艺。

1、电镀新工艺1 .1 合金电镀合金电镀一直是电镀新工艺开发的重要领域。

以往为取代昴贵的镀镍而开发的铜锡合金,就曾经是一种新工艺。

现在的代镍和节镍镀层,也都是各种合金。

因为合金可以综合单一金属的优点,并具有单一金属所不具备的新的特性,比如硬度、耐腐蚀性、功能性等。

现在已经认识到,电镀作为一种湿法冶金技术,能生产出用电、热方法做不到的新合金。

包括在制作非晶态材料和纳米材料方面,电镀技术都是有优势的。

合金电镀的原理在传统的理论中是要求两种共沉积的金属的电极电位要接近,如果一个的电位较正,另一个的电位较负,就要采用络合剂将正电位的金属的离子络合,使之放电电位向负的方向移动,与另一金属的电位相近,达到共沉积的目的。

这在现在也仍然对合金新工艺的开发有指导意义。

但是现在越来越多的合金中的另一种成分的量非常小,就是这种少量的金属分散在另一金属中,却改变了金属的性能。

用传统冶金学的观点是这些掺入的金属是占据在主体金属的某些晶格位上,从而改变了金属的物理性能。

但实际上,用火法冶金很难把微量金属分散到另一金属中去,而采用电镀的方法则比较容易做到。

不过电镀方法得到的合金的结构是否符合冶金学的原理,则是值得探讨的课题。

现在已经得到应用的新合金工艺有锌系列,镍系列,铜系列,锡系列,银系列等。

1.2 电子电镀21 世纪被称为高信息化世纪。

所谓高信息化世纪就是以因特网为传播工具的信息爆炸的世纪。

在这个世纪内,电子产品的品种和产量将有更快更大的发展,这给电子电镀业也带来很大的机遇和挑战。

现代表面工程技术论文

现代表面工程技术论文

七、 激光表面合金化应用
前期的激光合金化工作偏重于工艺参数、组织和性能的研究。在激光合金化层中,存 在表面不平整和出现裂纹及气孔的两个重要问题,对此许多研究者做了大量的工作,提出 了解决办法。近期我国的激光合金化工作,有两项值得注意的进展。一项是清华大学把激 光合金化技术应用到实际产品上;另一项是北京航空航天大学采用激光合金化工艺来强化 新型高温结构材料—TiAl 金属间化合物,提高其耐磨性。清华大学结合沙漠车用 F8L413F 八缸风冷柴油机研制陶瓷挺柱的科技攻关,在45钢凸轮轴上成功地实现一种激光熔凝和激 光合金化复合的表面强化新工艺。采用自行研制的 TH22型共晶合金化涂料,在凸轮的桃 尖部分进行激光合金化处理,使其硬度达到60~67HRC,合金化层深1.3~1.5mm;凸轮的其 它部分进行激光快速熔凝处理,获得的硬度55 HRC,硬化层深0.1~1.0 mm。凸轮强化表面 平整均匀,无气孔和裂纹,实现了合理连续的组织与硬度搭配,凸轮轴处理后无需校直。 发动机经500h 台阶试验和沙漠车上5个月使用考核,表明激光强化的凸轮具有优异的耐磨 性和抗疲劳性能。 目前激光表面合金化在模具中的应用虽然还不多,但随着它的优势的逐渐显现,在模 具工业中的应用也越来越受到重视。张伟等在718塑料模具钢表面进行了超细碳化钨(WC) 激光合金化的研究。与氮化相比,激光表面合金化层的厚度比氮化大得多,平均硬度比氮 化层高,晶粒更细,与基体的结合更牢。718钢是目前使用很普遍的塑料模具钢,张伟等 人的研究结果对于把激光表面合金化技术应用于 718塑料模具钢以提高模具使用寿命具有 重要的意义。 北京机床研究所张魁武等人,用复合合金粉末激光合金化处理的45钢基无心磨床托板, 在生产车间使用,比原来 CrWMn 钢淬火的托板寿命提高3~4倍。重庆大学、北京工业大 学等单位采用激光表面合金化工艺,用于电地冲棒、无缝钢管穿孔顶头及泥浆泵叶轮等零 件的处理, 都取得了很好的效果。 北京机电研究所曾对拖拉机换向拨叉、 螺母攻丝机料道、 轴承扩孔模、冲材模、电厂排粉机叶片及铝活塞等零件上的应用研究,都取得了很好的效 果。拨叉,料道使用寿命提高10倍以上。冲材模、排粉机叶片使用寿命提高2~3倍。激光 表面合金化用于铝活塞环槽强化,经装车试验,运行14.2万 km 以后拆检结果,理示意图

表面工程 论文

表面工程 论文

表面工程技术简要综述表面处理技术是采用某种特殊工艺方法来直接改变材料原来的表面组织成分或在原来表面上形成具有持殊性能的表层。

几种技术的互相渗透、互相交叉可以使表面改性有一个相当大约突破。

表面处理技术在以下几个方面延伸发展:1、改善金属表面的金相显微组织,使表层组织强化它包括感应加热淬火,氧—乙快火焰加热淬火、电子束、激光等高能量密度的表面处理。

若激光束与表面覆盖合金或热喷涂陶瓷涂层等相互结合,会更具生命力。

2、改变金属表面合金成分,使表面合金化,它是一种有效的表面改性方法,投资少、功能多,并有使零件表面与心部形成相当于两种不同成分的复合材料性能的效果。

主要有热扩渗、接渗等。

3、.把冷加上与表面状态的改变有机结合起来(如喷九、掖压、冷压、冷轧等工艺)这开辟了一个把整体强化与局部或表面强化结合起来的复合强化新领域。

因为在整体强化后,往往会导致缺口敏感性提高并使疲劳极限下降,甚至发生脆性断裂。

为此在缺口或薄弱区域施以局部液压强化造成局部压应力,可显著降低材料的缺口敏感性,使服投寿命显著提高。

如3cr2w8v钢制造的热压模的喷九强化,既减少和消除了脆性材料对应力集中的敏感性,又可产生由表面应力诱发的相变相晶粒碎化效应。

4、.表面覆盖技术表面覆盖技术(包含有喷徐、涂镀、电镀、粉末熔射、电火花喷射等各种工艺),表面氧化、磷化及着色也可归于此类。

它既可起改性作用,又可起保护、装饰作用。

表面覆盖正向着陶瓷材料迈进,粉末熔射可与激光技术结合起来。

但覆盖层与基体金属结合力小,设法增强结合力是今后重要的研究方向。

表面覆盖层即表面改性层,根据其厚度及特点的不同作如下分类:(1)涂层表面冶金,包括熔烧、堆焊、热喷涂、喷熔、高能(电子束、激光束)热源涂熔。

其特点是处理时基体温度等于或低于熔点,改性层厚度为1—10um。

(2)薄膜表面冶金,包括真空蒸发沉积(气相沉积、反应性气相沉积、电场沉积、反应性电场沉积)、离子涂覆(低压离子涂覆、反应性离子涂覆、HcD、反应性HcD、中空阳极溅射、液相溅射)。

材料表面工程技术及其应用发展

材料表面工程技术及其应用发展

材料表面工程技术及其应用发展材料表面工程技术是一种针对材料表面进行改性的工艺方法,是将表面物理化学效应作为主要手段,通过材料表面的改性,使之具有所需的物理化学性能,并能够在一定的应用领域内寻找到具体应用。

随着工业发展,新型材料和新工艺的发展,在材料表面工程技术领域又出现了一些新的进展和发展。

这些新技术不仅能够改善材料表面的性能,而且还能降低加工成本、提高生产效率、延长产品寿命等诸多优点。

本文将从材料的基本表面工程技术和新型表面工程技术两个方面入手,探讨材料表面工程技术的应用发展现状及其未来发展趋势。

一、材料基本表面工程技术材料表面工程技术有着悠久的历史,其中最基本的工艺方法就是表面处理。

表面处理技术主要分为化学方法和物理方法两种,它们都可以提高材料表面的性能,以适应所需的特殊应用。

1. 化学方法化学方法是利用化学反应的原理,将一种材料的表面改变成另一种具有良好性能的物质。

工艺技术包括酸碱蚀刻、镀层、硅化等多个步骤,常见的有以下几种:(1)镀层技术。

镀层技术是在材料表面沉积一层具有特定性质的金属或合金,以提高它的耐腐蚀性、导电性、机械性等性能。

(2)合金化技术。

合金化技术是指通过某种方法,将一种单一金属与另一种非金属物质混合起来,形成一种新的化合物,以提高材料的密实度、耐腐蚀性、硬度、抗磨损等性能。

(3)氧化技术。

氧化技术是将材料表面经过氧化处理,形成一层氧化膜,以提高材料的氧化稳定性、机械强度、电学性能等。

2. 物理方法物理方法是利用材料表面的物理化学性质,通过物理手段达到改性的目的。

物理方法工艺技术包括机械加工、薄膜技术、沉积技术等,常见的有以下几种:(1)机械加工技术。

机械加工技术是指在材料表面切削、磨削、拋光等加工过程中,使其表面得到平坦、光滑、无毛刺的效果。

它可以提高材料的机械强度、表面光泽度、耐磨性等性能。

(2)热喷涂技术。

热喷涂技术是指将一种或多种材料加热至高温状态,喷出来的材料在表面冷凝形成一层膜,膜与基体结合强度高,不易脱落,可提高材料的耐磨、耐腐蚀等性能。

表面工程论文

表面工程论文

21世纪表面工程发展概述摘要:表面工程作为2l世纪工业发展的关键技术之一,是先进制造技术的重要组成部分,可为先进制造技术的发展提供技术支撑。

表面工程具有广泛的功能性、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。

近年来,表面工程已由传统表面工程向复合表面工程、纳米表面工程及表面工程的自动化发展;表面工程应用从对应磨损与腐蚀向抵抗疲劳与蠕变拓展;表面工程新的增长点正在信息技术、生物技术、纳米科技等前沿领域中萌生;表面工程产业化在航空、航天、新能源、新材料、环保与资源循环中得到迅速发展。

目录摘要 (1)第1章绪论 (2)第2章面向绿色制造和节能降耗的表面工程 ........................ 错误!未定义书签。

2.1替代传统电镀铬的绿色镀膜技术............................. 错误!未定义书签。

2.2闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术 (3)2.3工程化超润滑复合碳膜技术 (4)第3章设备维修与再制造中的表面工程 (4)3.1纳米减摩自修复添加剂技术 (4)3.2 纳米电刷镀技术 (4)3.3热喷涂新技术 (5)3.4激光表面强化技术 (5)第4章极端环境下的表面工程 (5)4.1核环境特种润滑涂层 (5)4.2空间环境高性能润滑涂层 (6)4.3空间原子氧效应防护涂层 (6)第5章新能源中的表面工程 (6)5.1 薄膜太阳能电池关键薄膜制备装备和技术 (6)5.2太阳能集热选择性吸收薄膜制备装备和技术 (6)5.3质子交换膜燃料电池金属双极板的表面改性 (6)六、轻合金构件的表面工程 (7)6.1纳米复合微弧氧化陶瓷层技术 (7)6.2镁合金化学转化膜技术 (7)6.3硅烷/稀土复合钝化剂技术 (7)七、生物医学中的表面工程 (8)7.1表面生物学特性的研究 (8)7.2生物诱导-陛表面的构建 (8)7.3多功能复合表面的构建 (8)结论 (8)参考文献 (9)一、绪论表面工程是表面预处理后,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,以获得所需表面性能的系统工程【1】。

工程力学毕业论文材料表面工程技术教学改革探索

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。

表面工程技术论文

表面工程技术论文

表面工程技术论文表面工程技术是20世纪80年代世界十项关键技术之一,这是店铺为大家整理的表面工程技术论文,仅供参考!表面工程技术论文篇一混凝土实体工程表面缺陷及修补技术【摘要】以1:2水泥砂浆、环氧胶泥、界面修补剂等为主要修补材料,针对混凝土蜂窝麻面、施工缝结合不好、缺棱掉角、砼板面不平整、砼保护层破坏或砼保护性能不良、砼收缩裂缝等缺陷进行修补和养护。

【关键词】水泥砂浆;环氧胶泥;界面修补剂;修补;养护1.混凝土表面麻面、露筋、蜂窝、孔洞1.1现象(1)砼表面局部缺浆粗糙,有许多小凹坑。

(2)结构内的主筋、副筋或箍筋外露。

(3)砼局部缺浆石子多,形成蜂窝状的孔洞。

(4)砼结构内有空腔,局部无砼,蜂窝特别大。

1.2治理(1)麻面部位用清水刷洗,充分湿润后用界面修补剂拌以水泥搅拌均匀后抹平。

(2)将外露钢筋上的砼和铁锈清洗干净,再用水泥砂浆(1:2比例)或界面修补剂抹压平整。

如露筋较深,应将薄弱砼剔除,清理干净,用高一级的豆石砼捣实,认真养护。

(3)小蜂窝可先用水冲洗干净,用1:2水泥砂浆修补;大蜂窝,先将松动的石子和突出颗粒剔除,并剔成喇叭口,然后用清水冲洗干净湿透,再用高一级豆石砼捣实,认真养护。

(4)需要与设计单位共同研究制定补强方案,然后按批准后的方案进行处理。

在处理梁中孔洞时,应在梁底用支撑支牢,然后再将孔洞处的不密实的砼凿掉,要凿成斜形,以便浇筑砼。

用清水冲刷干净,并保持湿润72小时,然后用高一等级的豆石砼浇筑。

在豆石砼中掺万分之一用量的铝粉。

浇筑后加强养护。

有时因孔洞大需支模板后才浇筑砼。

2.施工缝结合不好2.1现象施工缝处砼结合不好,有缝隙或夹有杂物,造成结构整体性不好。

2.2治理(1)缝隙较细时,可用清水冲洗裂缝,充分湿润后抹水泥浆。

(2)梁柱等在补强前,首先应搭设临时支撑予以加固后方可进行剔凿工作。

清洗干净,充分湿润再灌筑高一等级的豆石砼,捣实并认真养护。

3.缺棱掉角(1)现象:梁、板、柱、墙及洞口直角处,砼局部掉落,不规整,棱角有缺陷。

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21世纪表面工程发展概述摘要:表面工程作为2l世纪工业发展的关键技术之一,是先进制造技术的重要组成部分,可为先进制造技术的发展提供技术支撑。

表面工程具有广泛的功能性、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。

近年来,表面工程已由传统表面工程向复合表面工程、纳米表面工程及表面工程的自动化发展;表面工程应用从对应磨损与腐蚀向抵抗疲劳与蠕变拓展;表面工程新的增长点正在信息技术、生物技术、纳米科技等前沿领域中萌生;表面工程产业化在航空、航天、新能源、新材料、环保与资源循环中得到迅速发展。

目录摘要 (1)第1章绪论 (2)第2章面向绿色制造和节能降耗的表面工程 ........................ 错误!未定义书签。

2.1替代传统电镀铬的绿色镀膜技术............................. 错误!未定义书签。

2.2闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术 (3)2.3工程化超润滑复合碳膜技术 (4)第3章设备维修与再制造中的表面工程 (4)3.1纳米减摩自修复添加剂技术 (4)3.2 纳米电刷镀技术 (4)3.3热喷涂新技术 (5)3.4激光表面强化技术 (5)第4章极端环境下的表面工程 (5)4.1核环境特种润滑涂层 (5)4.2空间环境高性能润滑涂层 (6)4.3空间原子氧效应防护涂层 (6)第5章新能源中的表面工程 (6)5.1 薄膜太阳能电池关键薄膜制备装备和技术 (6)5.2太阳能集热选择性吸收薄膜制备装备和技术 (6)5.3质子交换膜燃料电池金属双极板的表面改性 (6)六、轻合金构件的表面工程 (7)6.1纳米复合微弧氧化陶瓷层技术 (7)6.2镁合金化学转化膜技术 (7)6.3硅烷/稀土复合钝化剂技术 (7)七、生物医学中的表面工程 (8)7.1表面生物学特性的研究 (8)7.2生物诱导-陛表面的构建 (8)7.3多功能复合表面的构建 (8)结论 (8)参考文献 (9)一、绪论表面工程是表面预处理后,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,以获得所需表面性能的系统工程【1】。

表面工程的特色与优势主要表现在以下几个方面。

①以高性能的表面与基体的配合获得更加优异的整体性能;②以较少的能源和材料获得比基体材料更高的性能,具有显著的节能节材效果;③近零排放的表面工程新技术替代传统表面工程技术,可大幅度减少对环境的负面影响。

因此,表面工程在提升成形制造的水平、提高产品质量、解决制造业发展中遇到资源、能源、环境等共性问题中发挥着重要作用。

近年来我国表面工程已取得一些可喜的创新成果,如我国表面工程学科的开拓者徐滨士院士成功地将表面工程技术应用于设备的再制造,形成了具有中国特色的再制造工程,他还主持研究了多种表面工程技术自动化设备,为表面工程的产业化推广应用奠定了基础;徐可为教授在等离子微弧氧化的基础上,突破性的发展了等离子微弧碳氮化技术;陈建敏研究员的摩擦学表面工程新进展,展示了表面工程为“神七”载人飞船做出的创新性贡献;武汉材料保护研究所在硅烷金属表面处理技术方面也取得创新性成果。

二、面向绿色制造和节能降耗的表面工程国家可持续发展,对装备的绿色制造和装备运行的节能减耗提出了更高的要求,不断发展的真空离子镀膜、磁控溅射镀膜、蒸发镀膜、离子注入、离子清洁等及其复合技术正在替代传统对环境污染严重的电镀技术,在绿色制造和节能降耗中发挥了重要作用。

2.1替代传统电镀铬的绿色镀膜技术传统的电镀铬技术对环境污染严重,尤其是其排放的六价铬离子对水的污染非常严重,其是公认的致癌物。

因此,世界各国对替代传统电镀铬的新技术研究进行了大量的投入。

目前,我国对替代传统电镀铬的绿色镀膜技术研究取得了较大的进展。

(1)过压脉冲增强磁控溅射离子镀技术。

(2)替代发动机活塞环的电镀铬涂层。

(3)钨基合金电镀代替电镀铬的无毒绿色新工艺。

(4)工业化绿色镀膜装备。

工业化绿色镀膜装备是实现绿色镀膜产业化的关键。

2.2闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术磁控溅射离子镀技术因沉积温度低、易沉积多组元和梯度膜等优点受到精密制造及功能薄膜制备领域的广泛关注,但由于存在薄膜厚度沿靶基距方向的均匀性极差(平均递减速率>3 gm/m)的技术瓶颈,严重制约了该技术的产业化推广。

为克服这一工艺缺憾,众多学者先后引入“非平衡”和“闭合场”等物理学概念,试图通过扩展等离子体区域并提高等离子体密度以改善薄膜厚度的均匀性。

西安理工大学蒋百灵【2】等采用Langmuir探针对真空腔内的等离子体进行诊断后发现“闭合场”和“非平衡”磁场在构建大范围、高密度等离子环境方面取得了预期目标,但薄膜厚度沿靶基径向均匀性的改善尚无让产业界为之心动的成果显现。

2.3工程化超润滑复合碳膜技术超润滑复合碳膜是一种最新发展的具有超低摩擦因数的固体润滑薄膜,其摩擦因数比常规固体润滑薄膜低l~2个数量级。

目前研究的薄膜体系主要包括具有一定晶体取向的石墨薄膜、纳米富勒烯结构二硫化钼(MoS2)薄膜、二硫化钨(ws2)薄膜和类金刚石碳膜。

其中,超润滑类金刚石薄膜最具有发展前景和工程应用价值,其研究的重点是降低薄膜的内应力和摩擦学性能的环境依赖性,以实现其工程化的应用。

(1)类富勒烯纳米结构的类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)超润滑薄膜。

(2)Mo/DLC纳米复合薄膜。

(3)掺金属DLC超润滑薄膜。

三、设备维修与再制造中的表面工程表面工程在装备维修与再制造发挥了重要的作用。

近年来在纳米电刷镀、纳米减摩自修复添加剂、热喷涂和激光表面强化等方面的研究取得了新的进展,将这些技术应用于设备维修和再制造,显著提高了零部件的质量。

3.1纳米减摩自修复添加剂技术纳米减摩自修复添加剂技术是一种通过摩擦化学作用来实现磨损表面自修复的技术。

其原理是加入润滑油的复合添加剂中纳米颗粒,随润滑油分散于各个摩擦副接触表面,在一定温度、压力、摩擦力作用下,纳米颗粒将与摩擦副发生摩擦化学作用,沉积在摩擦副表面,并填补表面微观沟谷,从而形成一层具有减摩耐磨作用的固态修复膜【3】。

(1)微纳金属颗粒自修复添加剂。

(2)微纳层状硅酸盐自修复添加剂。

3.2纳米电刷镀技术纳米电刷镀技术是我国学者将传统电刷镀技术与纳米材料技术相结合的创新性研究成果。

在电刷镀液中添加特种纳米陶瓷颗粒或纳米纤维,并使其与基质镀液均匀、弥散混合,可制备出高性能的纳米复合镀层【4-6】。

采用单液法还可以制备出Cu/Ni纳米多层镀层【7】。

(1)电刷镀纳米晶镀层。

(2)电刷镀纳米颗粒复合镀层。

(3)电刷镀纳米纤维复合镀层。

(4)电刷镀纳米多层复合镀层。

3.3热喷涂新技术热喷涂技术可通过沉积不同涂层来改变材料表面性能(如耐磨、减磨、耐高温、隔热、抗高温氧化和耐腐蚀等)或赋予全新的表面特性,大幅度提高材料使用寿命与附加价值。

以等离子喷涂、电弧喷涂、超声速火焰喷涂为主要涂层制备方法,通过传统结构与纳米结构制备工艺的不断发展,应用领域不断拓展。

(1)纳米热喷涂技术。

(2)等离子喷涂物理气相沉积(Plasma spray.physical vapor deposition,PS—PVD)的基础研究与开发。

(3)高效能超音速等离子喷涂。

(4)高稳定性智能高速电弧喷涂。

(5)电热爆炸喷涂。

(6)冷喷涂及其发展。

3.4激光表面强化技术与热喷涂、电镀和电刷镀等传统表面工程技术相比,激光表面强化技术对环境的污染小,且激光熔覆层与基体呈冶金结合(结合强度高),因此激光表面改性和熔覆层能胜任更加苛刻的工况,表现出广阔的应用前景,已在钢铁、冶金、电力、石化、汽车、能源和航空航天等领域获得了广泛应用【8-9】。

激光表面强化技术已有较长历史,近年来的研究进展主要包括以下几个方面。

(1)大功率半导体、光纤激光器的发展。

(2)有色金属的激光表面强化。

(3)激光熔覆纳米结构涂层的制备。

四、极端环境下的表面工程在核、空间和其它极端环境下,装备零部件将面对强辐射、真空(紫外线)、原子氧和高低温侵蚀等更加苛刻工作环境,表面工程可为这些工作在极端环境下的零部件提供有效的表面防护。

4.1核环境特种润滑涂层4.2空间环境高性能润滑涂层4.3空间原子氧效应防护涂层原子氧(AO)是低地轨道空间中对航天器外露材料危害性最大的环境因素。

空间材料的AO效应严重影响了低地球轨道航天器的性能和寿命。

为此近年来人们采用了多种方法来限制AO对空间材料的侵蚀效应。

五、新能源中的表面工程发展清洁能源是国家发展战略中的最重要方向之一。

以太阳能、氢能、风能为代表的新能源开发中,表面工程在获得功能性薄膜、改善材料表面性能方面具有明显优势,并具有较大的发展潜力。

5.1 薄膜太阳能电池关键薄膜制备装备和技术太阳能光伏发电在新能源中占有重要地位。

近年来,薄膜太阳能电池技术发展很快,作为继第一代传统晶硅太阳能电池之后发展的新一代太阳能电池技术,欧、美、日等发达国家都投入了很大力量发展薄膜太阳能电池技术。

5.2太阳能集热选择性吸收薄膜制备装备和技术常规太阳能光热中低温利用中国市场上普及的是全玻璃太阳能集热真空管。

结构分为外管、内管、选择性吸收涂层、吸气剂、不锈钢卡子、真空夹层等部分。

而国外成熟的集热器则多采用平板集热器,平板集热器具有寿命长、稳定性高、可回收的优点,更为主要的优点是便于实现建筑一体化,将成为未来热水器发展的趋势。

作为平板集热器主要功能部件的选择性吸收膜的性能成为集热器效率的决定因素,其成本占到集热器成本的60%以上。

目前世界上仅有两家公司实现了平板集热器用选择性吸收薄膜的工业化制备,如钛诺科(TiONX)公司的超级蓝膜。

国内在该方面的研究大多处于实验室阶段,由国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心和兰州大成科技股份有限公司研制的“空对空”宽幅太阳能选择吸收涂膜连续卷绕镀膜设备实现了平板集热器用选择性吸收涂膜的工业化生产,其性能达到了德国超级蓝膜的性能(吸收率>95%,红外发射率<5%)。

5.3质子交换膜燃料电池金属双极板的表面改性双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件,主要起分隔氧化剂和还原剂以及收集电流的作用。

电导率及耐腐蚀性能是双极板的两个重要指标,电导率直接影响燃料电池的输出电压;耐腐蚀性能的好坏决定着电池的寿命。

金属双极板具有电导率高、机械强度好及气体透过率低的优点,可以通过冲压、刻蚀等技术批量制作,是石墨双极板很好的替代品,但金属在燃料电池运行的环境下,容易因腐蚀而释放出能够加速催化剂和聚合物电解质膜老化的有害离子。

为提高金属双极板的耐腐蚀性能,国内外开展了大量的研究,近年来的研究主要有以下几方面的特点。

(1)金属表面的预处理得到重视。

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