表面总结习题

《表面技术概论》总结复习题

第二章表面科学基本概念及理论

固体表面：通常指固---气界面或固--- 液界面，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。

界面：一般指两相交界处，严格来讲固固、液液、固液、气液、固液交界处皆为界面。

晶界：结构相同而取向不同晶体之间的界面，晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。

相界：由结构不同或结构相同而点阵参数不同的两块晶体相交接而形成的界面。

理想表面：是一种理论上的结构完整的二维点阵平面。

清洁表面：指没有被其它任何物质污染，也没有吸附任何不是表面组分的其它原子或分子的表面，是我们在预处理后中想要得到的表面。

实际表面：理想的表面是不存在的，清洁的表面是难以制备的，实际的表面存在缺陷、杂质等现象。

机械加工表面：在磨削、研磨、抛光等机械作用下，金属表面能形成特殊结构的表面层。

表面驰豫：表面的原子周期性突然破坏，表面上的原子会发生相对于正常位置的上、下位移以降低体系能量，表面上原子的这种位移称为表面驰豫。

表面重构：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。

表面台阶机构：表面原子形成台阶结构。

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。指在较短距离内(2～800 μm)出现的凹凸不平(0.03-4μm)。

贝尔比层：固体材料经切削加工后，在几个微米或者十几个微米的表层中可能发生组织结构的剧烈变化，使得在表面约10nm 的深度内，形成晶格畸变薄层。

表面吸附：指固体表面吸引气体的一种结合，又有物理吸附和化学吸附。

物理吸附：靠范德华力作用，物理吸附对温度比较敏感，低温下的单层有序结构，吸附分子结构无变化。

化学吸附：则形成化学键结合，存在电子转移，结合强度比物理吸附大许多。

固体的表面张力与自由能：处于界面上的原子除受到来自内部自身原子的作用力外，还受到外部介质分子(或原子）的作用力。显然其力是不平衡的，若外部为真空更是如此。这使得表面原子偏离正常的平衡位置，从而牵动着附近的几层原子，造成表层产生畸变，表面的各种缺陷更加重了这种畸变。

这样就使表层原子的能量比内部的要高很多，体系自由能降低，缩小界面张力。

表面扩散：原子或分子沿表面的二维迁移。

表面缺陷：金属表面局部物理或化学性质不均匀的区域。表面缺陷是原子活性较高的部位，常常成为金属腐蚀的始发处。1.解释清洁表面的结构？

清洁表面的结构有：驰豫、重构、偏析、化学吸附、化合物、台阶。

2.分析材料表面吸附方式的影响因素？

物理吸附：靠范德华力作用，物理吸附对温度比较敏感，低温下的单层有序结构，吸附分子结构无变化。化学吸附：则形成化学键结合，存在电子转移，结合强度比物理吸附大许多。

3.分析金属铁的表面氧化方式？

化学腐蚀和电化学腐蚀

4.金属材料在工业环境中被污染的实际表面是怎样的？

5.分析影响表面能的因素？

无缺陷的晶体被分成两个半无限大的晶体，分割前后的原子排列、电子密度不变；表面原子能量大于内部，既为表面能。

6.黏着固体与固体接触时有何表面现象。

黏着固体与固体接触时的表面现象，产生两个新的表面。消耗的能量称为黏附功，表征固体与固体吸引强度。

7.分析最常见的几种界面类型。

1）基于固相晶粒尺寸和微观结构差异形成的界面。2）基于固相组织或晶体结构差异形成的界面。3）基于固相宏观成分差异形成的界面

第二章有关腐蚀与磨损的基本概念及理论

材料表面失效的主要形式：1）吸附现象2）润湿及黏着3）金属表面反应

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。

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。

金属材料氧化膜的生长方式：(1)直线生长规律(2)氧化膜的抛物线生长规律(3)氧化膜的对数生长规律。

金属的电极电位：金属材料与电解质接触，将发生电化学反应，这种金属电极与溶液界面之间存在的电位差就叫做金属的电极电位。

金属表面的钝化：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)速度急剧降低的现象，就称为钝化。

金属表面活化过程：是钝化的相反过程。(1)金属表面净化(2)增加金属表面的化学活性区。

材料的磨损：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。

材料或体系的耐磨性高低：一般用摩擦系数来表征。摩擦系数μ应该属于材料常数之一。

按照实际工作条件的差别，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。

按照磨损机理的不同，可以将磨损分为：粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损、冲蚀(包括气蚀)磨损和高温磨损七大类。

粘着磨损：两个金属零件表面直接接触，没有形成完全润滑时的磨损。

磨粒磨损：两个零件表面存在尘埃、金属屑或积碳等坚硬的磨粒时造成的磨损。

疲劳磨损：两种材料相对运动（滚动或滑动）时，接触区受到循环应力的作用。当循环应力超过材料解除疲劳强度，形成疲劳裂纹，造成表面层局部脱落。

腐蚀磨损：表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起的材料磨损现象，称为腐蚀磨损。表面预处理种类：表面整平、表面清洗、磷化、钝化、喷砂喷丸。

1.解释腐蚀原电池的原理？

在电解液中的两种电极电位不同的金属直接接触形成了腐蚀原电池，不一定非要导线连接。

2.分析金属材料腐蚀控制及防护方法。

1）产品合理设计与正确选材2）电化学保护（阳极保护、阴极保护）3）表面覆层及表面处理（阳极性金属覆层、阴极性金属及非金属涂层) 4）加入缓蚀剂。

3.耐磨性属于材料的固有特性吗？与什么因素有关？

耐磨性不像力学性能和物理性能那样属于材料的固有特性，而受到摩擦学系统中接触条件等多方面因素影响，是一个系统性质。

材料的磨损始于表面，表面性能是决定材料耐磨性的关键。

4.分析提高零件耐磨性的途径。

1）工程结构的合理设计2）零件磨损机理预测、分析和耐磨材料的选择3）材料表面耐磨与减摩处理

5.在施用表面技术之前为何要进行表面预处理？

表面预处理就是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！影响涂层性能；影响附着力，所以