材料表面工程技术 考试复习资料
材料表面工程复习考试重点终极版
第一章表面技术的含义：表面技术是指通过表面涂覆、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、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能。
表面技术的目的：①提高材料抵御环境作用的能力。
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。
表面技术的实施方法：1.施加各种覆盖层 2.表面改性：表面技术的分类：4种基本类型：①原子沉积。
②颗粒沉积。
③整体覆盖。
④表面改性。
广义表面技术包括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3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。
表面技术的应用理论（1）表面失效分析（2）摩擦与磨损理论（3）表面腐蚀与防护理论（4）表面结合与复合理论表面处理技术------表面覆盖技术表面改性技术复合表面处理技术表面技术的应用概况一、结构材料应用1材料防护主要指材料表面防止化学腐蚀和电化学腐蚀的能力。
2 提高材料耐磨性3表面强化4表面修复5表面装饰二、功能材料应用三、生活环境应用四、新材料开发应用1金刚石薄膜2类金刚石碳膜3立方氮化硼膜第二章表面的范围：金属为1-3个原子层；半导体4-6层；绝缘体为十至几十层。
表面的分类：1 理想表面2 清洁表面3 实际表面一、理想表面一种理论上的结构完整的二维点阵平面。
表面原子排列与晶体内部相同。
理想表面实际上是不存在的。
二、清洁表面经过彻底清洗、烘干、溅射，并进行热处理后，保存在超高真空（10-12Torr)下的不存在任何污染的化学纯表面，称为清洁表面。
清洁表面结构：由于表面能的作用，在原子清洁的表面上可以发生多种与体内不同的结构和成分变化。
如：表面弛豫，表面重构，表面偏析，表面吸附，表面化合物，表面台阶（TLK模型）。
三、实际表面有一定的粗糙度、贝尔比层、残余应力、表面吸附及沾污等。
材料表面工程技术复习资料
第一章表面工程的概念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表面工程是改善机械零件、电子电器元件基质材料表面性能的一门科学和技术表面工程的基础是表面技术表面工程的作用对于机械零件提高零件表面的耐磨性、耐蚀性、耐热性、抗疲劳强度等力学性能保证现代机械在高速、高温、高压、重载以及强腐蚀介质工况下可靠而持续地运行对于电子电器元件提高元器件表面的电、磁、声、光等特殊物理性能保证现代电子产品容量大、传输快、体积小、高转换率、高可靠性对于机电产品的包装及工艺品提高表面的耐蚀性和美观性实现机电产品优异性能、艺术造型与绚丽外表的完美结合对生物医学材料提高人造骨骼等人体植入物的耐磨性、耐蚀性，尤其是生物相容性保证患者的健康并提高生活质量表面工程的功能提高耐磨性、耐腐蚀、耐疲劳、耐氧化、防辐射性能提高表面的自润滑性实现表面的自修复性（自适应、自补偿和自愈合）实现表面的生物相容性改善表面的传热性或隔热性改善表面的导电性或绝缘性改善表面的导磁性、磁记忆性或屏蔽性改善表面的增光性、反光性或吸波性改善表面的润湿性或憎水性改善表面的黏着性或不黏性改善表面的吸油性或干摩性改善表面的摩擦因数（提高或降低）改善表面的装饰性或仿古做旧性表面工程的发展经历的三个阶段第一阶段以单一表面工程技术的品种增加、工艺成熟为特征第二阶段以复合表面工程技术的出现和协同创新为主要特征第三阶段以微纳米材料和纳米技术与传统表面工程技术的结合与实用化为主要特征发展表面工程的意义使提升机电产品服役性能、支持制造业技术创新的需要是贯彻可持续发展战略，建设节能型社会和保护环境的需要是大力推进废旧机电产品再制造的需要是促进电子电器高新技术和生物医学材料发展的需要是提高人民生活水平的需要表面工程技术的应用在廉价而机械力学性能好的基材上进行表面处理，以提高材料抵御环境作用的能力 材料经表面处理后可获得特殊功能的表面在节约材料、节省能源、改善环境发挥巨大作用在发展的新兴技术和学术研究中具有重要地位第二章淬火淬火是将钢加热到AC3或AC1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和（或）贝氏体组织的热处理工艺淬火的目的提高硬度、强度、耐磨性以及满足零件的使用性能淬火加热温度亚共析钢Ac3+（30-50）℃共析钢和过共析钢Ac1+（30-50）℃表面淬火用钢的特点含碳量0.40-0.50%的优质碳素结构钢采用表面淬火最为常见 依据加热的方式不同表面淬火方法有：感应加热（高频、中频、工频）表面淬火火焰加热表面淬火激光加热表面淬火等离子体加热表面淬火热扩渗将工件放在特殊的介质中，加热到一定的温度，使介质中的元素渗入工件表层，从而改变表层金属组织与性能的一种工艺操作目的使在复杂的交变载荷下工作的构件通过热扩渗获得具有较高的疲劳强度、硬度和耐磨性能的表面，而心部保持有足够的强度和韧性对普通的碳钢可通过渗铝、渗铬、渗硼获得较高的化学稳定性，以提高耐腐蚀及耐热性能，延长使用寿命热扩渗原理介质分解活性介质在一定温度下，进行化学分解，析出活性（初生态的）原子（或离子）的过程化学介质分解的速度，取决于化学介质性质、数量、分解的温度、压力以及有无催化剂吸收活性原子在金属表面吸附与金属表面原子产生键合而进入金属表层的过程吸收的方式活性原子向钢的固溶体中溶解或形成化合物吸收的强弱与活性介质的分解速度、渗入元素的性质、扩散速度、钢件的成分及其表面状态有关扩散被钢件表面吸收的活性原子（或离子）向钢件深处迁移，以形成一定厚度的扩散层（即渗层）与普通淬火比较感应淬火具有以下优点热源在工件表面，加热速度快，热效率高工件因不是整体加热，变形小工件加热时间短，表面氧化脱碳量少表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等具有很大提高，有利于发挥材料潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命设备紧凑，使用简便，劳动条件好可将设备组织到生产线中，如果采用程序自动调节系统，可对过程精确控制，废品量较低不仅可应用于工件的表面，内孔等的淬火，还可以应用于工件的穿透加热和化学热处火焰加热淬火原理将工件置于强烈的火焰中进行加热，使其表面温度迅速达到淬火温度后，急速用水或水溶液进行冷却，从而获得预期的硬度和硬化层深度的一种方法优点设备简单使用方便，成本低不受工件体积大小限制，可灵活移动使用淬火后表面清洁，无氧化、脱碳现象，变形小利用火焰直接加热，容易过热火焰加热原理用高功率激光束快速扫描工件，使光斑扫到的局部区域急速升至相变温度，而处在常温下的工件散热极快，从而在瞬间达到自冷淬火，实现工件表面的相变硬化优点淬硬层组织细化，硬度比常规淬火提高15-20%，铸铁经淬火后耐磨性可提高3-4倍 加工速度极快，工艺周期短，生产效率高，成本低，工艺过程易实现数控可进行大型零件局部表面硬化及形状复杂工件的硬化处理淬硬层深度可精确控制可以实现自冷淬火，不需要油或水等淬火介质等离子淬火原理利用电弧等离子体对钢铁零件表面快速加热并主要靠金属自身快速冷却可获得高硬超细的局部表面淬火组织优点其控制方法先进、精度高、效率高，扫描速度可达3—4米/分钟节省能源设备投资运行费仅为一般处理设备的1/10处理表面质量好，残余变形小处理部位的耐磨性和抗疲劳强度显著提高处理过程易于机械化、自动化，可在大批量生产线上使用，也可用于镰刀、剪刀刀口局部淬火，也可用于汽缸套内表面淬火等离子特点有较大的表面残余应力，能提高零件抗疲劳寿命能广泛适用于中碳钢、合金钢、铸铁等制造的零件及刀具表面淬火，尤其适用于大型零件局部表面淬火生产率高，扫描速度达3—4米/分；硬化带宽为4毫米，深度≤0.6毫米成本低，设备投资及运行费低廉，可大幅度降低成本省电无公害，不污染环境生产过程易于机械化、自动化设备故障低、易操作、易维修渗碳概念将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳目的通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面获得高碳回火马氏体，具有高硬度、耐磨性和抗疲劳性能；而心部为低碳回火马氏体或索氏体，具有一定的强度和良好的韧性配合渗碳方法气体渗碳固体渗碳液体渗碳渗碳用钢低碳钢和低碳合金钢，如15、20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3等渗碳后组织渗碳后缓冷组织自表面至心部依次为过共析组织（珠光体+碳化物）共析组织（珠光体）亚共析组织（珠光体+铁素体）的过渡区心部的原始组织渗氮概念渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面，在钢件表面获得一定深度的富氮硬化层的热处理工艺目的使提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等渗氮方法气体渗氮离子渗氮渗氮用钢优质碳素结构钢，如20，40等；一般合金结构钢，如40Cr等；渗氮专用钢，如38CrMoAlA 渗硼概念在一定的条件下，向钢内部渗入硼元素的热扩渗工艺目的提高气表面硬度、耐磨性、抗蚀性和红硬性，尤其适用于易磨损件以及在高温、腐蚀性介质中工作的机械零件方法盐浴渗硼固体渗硼气体渗硼渗硼用钢无专用钢，但大多采用中碳钢和中碳合金钢含碳量增加，使渗硼层减薄钢中含有钨、钛、钼等合金元素也会减低渗硼层的厚度第三章堆焊的概念将具有一定使用性能的合金借助一定的热源，熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法堆焊的作用可用于修复材料因服役而导致的失效部位可用于强化材料或零件的表面延长服役件的使用寿命、节约贵重材料、降低制造成本堆焊的特点堆焊层与母材具有典型的冶金结合堆焊合金种类选择范围宽堆焊的物理化学本质堆焊金属的合金化把所需要的合金元素通过堆焊材料过渡到堆焊金属中的过程常用合金化方法焊条药皮渗合金法焊剂渗合金法合金焊丝或焊带渗合金法药芯焊丝渗合金法合金粉末渗合金法堆焊的物理化学本质堆焊金属的合金化把所需要的合金元素通过堆焊材料过渡到堆焊金属中的过程常用合金化方法影响合金过渡系数的因素合金元素本身的物理化学性质合金元素的沸点合金元素与氧气的亲和力合金元素的含量堆焊材料中的含量合金剂的粒度合金剂的尺寸大小堆焊方法与规范参数工艺条件，保护方法的保护程度影响稀释率的堆焊规范参数电流电极直径干伸长极性堆焊速度搭接量堆焊层数电极的摆动幅度和频率堆焊实质堆焊材料与母材受焊接热源加热进行熔池熔炼，热源移开后，熔池冷却结晶形成堆焊层，因此，堆焊过程是异种金属液相的冶金结合过程堆焊金属的使用性能耐磨性能耐腐蚀性能耐腐蚀磨损性能耐气蚀性能耐高温性能第三章热喷涂概述热喷涂的基本原理喷涂层的形成过程涂层形成过程热喷涂涂层结合机理◆机械结合◆冶金化学结合◆物理结合冷喷涂与传统热喷涂技术相比可以避免喷涂粉末的氧化、分解、相变、晶粒长大等对基体几乎没有热影响可以用来喷涂对温度敏感材料，如易于氧化材料、纳米结构材料等粉末可以进行回收利用涂层组织致密，可以保证良好的导电、导热性涂层内应力小，且为压应力，有利于沉积厚膜膜层含氧量低送粉率高，可以实现较高的沉积率和生产率噪声小，操作安全第五章电刷镀工艺工艺参数优化大面积精确电刷镀与其他技术的融合电刷镀镀液的特点品种多，使用范围广，镀液使用温度范围及工作电压范围宽，危险性小，便于运输和使用镀液大多数是金属络合物的水溶液，金属离子含量一般比槽镀溶液高2~10倍镀液的均镀能力和深度能力较好，能获得低孔隙率的镀层，尤其在低电压下进行的电刷镀，孔隙率更低添加剂有多种作用，在金属镀液中加入不同的添加剂可以分别起到细化晶粒、减小内应力、提高浸润性等作用镀液选择原则打底层常用的打底层有特殊镍、碱铜、中性镍、半光亮中性铁、低氢脆镉等要求快速回复尺寸选用沉积速度快、结合强度高的镀液快速镍、致密快镍、碱铜要求有较强防腐蚀能力有阴极型和阳极型的两大类要求镀层有一定的硬度和耐磨性可选用镍-钨、钴-钨、钴、镍巴氏合金和锡常用于修复轴承、轴瓦的表面，锡用于修复严重磨损的轴承表面要求有良好导电性要求有低氢脆性要求镀层有好的钎焊性可选择碱性锡、碱铜、铅-锡合金等电刷镀镀液的分类预处理液去除被镀金属表面油污、锈蚀、氧化层和各种杂质包括电净液、活化液电沉积金属镀液单金属镀液合金镀液退镀镀液从工件表面腐蚀去除金属或多余镀层的溶液钝化和阳极化镀液在工件表面生成致密氧化膜特殊用途的镀液在工件表面获得各种特殊功能的表面层，如抛光、染色发黑、防变色等第六章薄膜制备技术的选用原则需要制备的材料的种类所需的薄膜沉积速率基底材料所限定的条件所需达到的薄膜对基底的附着能力需要保证的薄膜对于复杂形状基底的涂覆能力薄膜制备所采用的原料纯度以及所导致的薄膜纯度薄膜需要达到的致密度大面积薄膜制备所需要的设备能力薄膜制备的成本薄膜制备技术对环境可能造成的污染问题薄膜制备技术中的原料种类及其来源问题分子束外延生长优点在超高真空系统中操作，使用纯度极高的元素材料，所以可以得到高纯度、高性能的外延薄膜生长速率低，大约为一微米每小时，可以精确地控制外延层厚度，制造超薄层晶格结构及其它器件生长温度低，可避免高温生长引起的杂质扩散，能得到突变的界面杂质分布可在生长腔内安装仪器，通过仪器可对外延生长表面情况、外延层结晶学和电学性质等进行原位检测和质量评价由于基体能够旋转，保证了外延膜的均匀性不足表面形态的卵形缺陷，长须状缺陷及多晶生长，难于控制两种以上V族元素，不利于批量生产等。
材料表面工程技术练习题(答案)
材料表面工程技术练习题（答案）一、解释名词1.喷丸强化技术: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、疲劳强度和抗压力腐蚀能力的表面工程技术。
2.干法热浸渗:先将经常规方法脱脂除锈清洗后的清洁工件或钢材进行溶剂处理，干燥后再将工件浸入欲渗金属溶液中，保温数分钟后抽出，水冷。
3.粘结底层:某些材料能够在很宽的条件下喷涂并粘结在清洁、光滑的表面上，而且这类涂层表面粗糙度适中，对随后喷涂的其它涂层有良好的粘结作用。
4.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。
(在真空室中，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，然后在工件表面沉积的过程。
)5.分子束外延:在超高真空环境中，将薄膜诸组分元素的分子束流，直接喷到温度适宜的衬底表面上，在合适的条件下就能沉积出所需要的外延层。
6.激光合金化技术:激光合金化就是利用激光束将一种或多种合金元素快速熔入基体表面，从而使基体表层具有特定的合金成分的技术。
换言之，它是一种利用激光改变金属或合金表面化学成分的技术。
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、分子或使其粒子化为离子，直接沉积到基体表面上的方法。
8.真空蒸镀:在真空条件下，用加热蒸发的方法使镀料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。
9.热喷涂工艺:热喷涂是用专用设备把某种固体材料熔化并使其雾化,加速喷射到机件表面,形成一特制薄层,以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的一种工艺方法。
10.气相沉积:气相沉积技术也是一种在基体上形成一层功能膜的技术，它是利用气相之间的反应，在各种材料或制品表面沉积单层或多层薄膜，从而使材料或制品获得所需的各种优异性能。
气相沉积技术一般可分为两大类:物理气相沉积(pvd)和化学气相沉积(cvd)。
材料表面界面考试知识点整理2023年修改整理
1.原子间的键合方式及性能特点原子间的键合方式包括化学键和物理键,其中化学键又分为离子键,共价键和金属键,物理键又包括分子键和氢键.结合方式 晶体特性离子键 电子转移,结合力大,无方向性和饱和性 硬度高,脆性大,熔点高,导电性差共价键 电子共用,结合力大,有方向性和饱和性 强度高,硬度高,熔点低,脆性大,导电性差金属键 依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静导电性,导热性,延展性好,熔点较高 电引力使原子结合,电子逸出共有,结合力较大,无方向性和饱和性分子键 电子云偏移,结合力很小,无方向性和饱和性熔点低,硬度低氢键 氢原子同时与两个负电性很大而原子半径很小的原子结合而产生的具有比一般次价键大的键力,具有饱和性和方向性2.原子的外层电子结构，晶体的能带结构。
3.晶体（单晶、多晶）的基本概念，晶体与非晶体的区别。
单晶:质点按同一取向排列,由一个核心(晶核)生长而成的晶体;多晶:由许多不同位向的小晶体(晶粒)所组成的晶体.晶体 非晶体原子排列 规则排布 紊乱分布熔点 有固定的熔点 没有明显的熔点性能 各向异性 各向同性4.空间点阵与晶胞、晶面指数、晶面间距的概念，原子的堆积方式和典型的晶体结构。
空间点阵:呈周期性的规律排列的阵点所形成的具有等同的四周环境的三维阵列;晶胞:在空间点阵中,能代表空间点阵结构特点的最小平行六面体,反应晶格特性的最小几何单元;晶面指数: 在晶格中，通过任意三个不在同一直线上的格点作一平面，称为晶面，描写晶面方位的一组数称为晶面指数.一般选取晶面在三个坐标轴上的截距,取倒数作为晶面指数;晶面间距:两近邻晶面间的垂直距离;原子的堆积方式:六角堆积和立方堆积;典型的晶体结构:面心立方结构,体心立方结构,密排六方结构.5.表面信息猎取的要紧方式及基本原理能够通过光子,电子,离子,声,热,电场和磁场等与材料表面作用,来猎取表面的各种信息,或者利用原子线度的极细探针与被测材料的表面近距离接近,探测探针与材料之间的信号,来猎取表面信息.电子束技术原理:离子束技术原理:离子比光子电子都重,它轰击表面时产生的效应特别明显.离子不但具有电荷还有电子结构和原子结构,当离子与表面接近时,除具有静电场和接触电势差作用外,它本身还能够处于不同的激发电离态,离子还能够与表面产生各种化学反应,总之,离子与表面作用后,提供的信息特别丰富.光电子能谱原理:扫描探针显微镜技术原理:6.为什么XPS可获得表面信息，而X射线衍射只能获得体信息？[略]X射线衍射(XRD)是利用晶体形成X射线衍射,对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法.将具有一定波长的X射线照耀到晶体上时,X射线因在晶体内遇到规则排列的原子或离子而发生散射,散射的X射线在某些方向上加强,从而显示与晶体结构相应的特有衍射现象.7.利用光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（Auger）进行表面分析的基本原理和应用范围。
表面工程学复习资料
表面工程学复习资料第一章绪论1．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、结构和性能的化学、物理方法与工艺。
2．表面工程技术内涵：（1）表面改性技术。
能够提高零部件表面的耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化性能，或使材料表面具有特殊功能（磁性能、光电性能）的有关技术。
（2）表面加工技术。
能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。
（3）表面合成技术。
借助各种手段在材料表面合成新材料的技术，离子注入制备或合成新材料。
（4）表面加工三维合成技术将二维表面加工累积成三维零件的快速原型制造技术。
（5）上述几个要点的组合或综合3．表面工程技术的分类：（1）表面改性技术：表面组织转换技术、表面涂镀技术、表面合金化和掺杂技术（2）表面微细加工技术（3）表面加工三维成型技术——快速原型制造⑷表面合成新材料技术4.表面工程技术功能：①提高耐腐蚀、耐磨性、耐疲劳、耐辐射性能，表面自润滑性；②实现表面自修复性（自适应、自补偿、自愈合），生物相容性。
第二章表面工程技术的物理化学基础1.理想表面：无限晶体中插进一个平面，将其分成两部分后所形成的表面，并认为半无限晶体中的原子位置和电子密度都和原来的无限晶体一样。
2.洁净表面：尽管材料表层原子结构的周期性不同于体内，但如果其化学成分仍与体内相同，这种表面就成为洁净表面。
3.清洁表面：指零件经过清洗（脱脂、浸蚀等）以后的表面，与洁净表面必须用特殊的方法才能得到不同。
4.典型固体界面分类：（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）基于固相宏观差异形成的界面：冶金结合界面、扩散结合界面、外延生长界面、化学键结合界面、分子键结合界面、机械结合界面5.物理吸附和化学吸附的区别：P12 表2-16.摩擦分类（实际工作条件差别）干摩擦，边界润滑摩擦、流体润滑摩擦、滚动摩擦7.固体润滑覆膜分类：（1）粘结固体润滑膜（2）化学反应法固体润滑膜（3）电镀和气相沉积方法形成固体润滑膜8.影响固体材料粘着磨损性能的因素：（1）润滑条件或环境。
《表面工程学》复习资料
《表面工程学》复习资料1.表面工程技术：指为了满足特定的工程需求，是材料或零部件表面具有特殊的成分，结构和性能的化学，物理方法。
2.表面工程技术分类：（1）表面改性技术（2）表面微细加工技术（3）表面加工三维成型技术（4）表面合成新材料技术。
表面：一般将固相和气相之间的分界面称为表面。
界面：把固相之间的分界面称为界面3.典型的固相表面：（1）理想表面，（2）洁净表面与清洁表面（3）机械加工表面（4）一般表面。
4.典型固体界面：界面指两个块体相之间的过渡区①空间尺度——原子间力作用影响范围大小②状态——材料和环境条件特征。
（1)基于固相晶粒尺寸和微观结构差异形成的界面（比尔比层：离表面约5nm的区域内，点阵发生强烈畸变，形成的厚度约1~100nm的晶粒极微小的微晶层。
它具有粘性液体膜似的非晶态外观，不仅能将表面覆盖的很平滑，而且能流入裂缝或划痕等表面不规则处；下面为塑性流变层）（2）基于固相组织或晶体结构差异形成的界面（3）基于固相宏观或成分差异的界面。
宏观成分差异形成的界面：冶金结合界面、扩散结合界面、外延生长界面、化学键结合界面、分子键结合界面、机械结合界面。
5.吸附对材料力学性能的影响——莱宾杰效应：许多情况下，由于环境介质的作用，材料的强度，塑性，耐性，耐磨性等力学性能大大降低，产程原因：（1）不可逆转物理过程与物理化学过程引起的效应（2）可逆物理过程和可逆物理化学过程引起的效应，这些过程下降，固体表面自由能，并不同程度地改变材料本身的力学性能。
这种因环境介质的影响及表面自由能减少导致固体强度，塑性降低的现象，称为莱宾杰尔效应。
特征：（1）环境介质的影响有很明显的化学特征。
(2)只要很少的表面活性物质就可以产生莱宾杰尔效应。
（3）表面活性熔融物的作用十分迅速（4）表面活性物质的影响可逆（5)莱宾杰尔效应的产生需要拉应力和表面活性物质同时起作用。
本质：是金属原子对活性介质的吸附，使表面原子的不饱和键得到补偿，使表面能降低，改变表面原子间的相互作用，使金属表面的强度降低。
2019.12表面工程复习题-4页word资料
现代表面处理技术复习题一、填空题1、按形成途径材料的表面大致可划分为、、、、、、、几种。
2、固体的表面特性主要表现在、、、3、零件脱脂的方法主要有、、、几种。
4、由摩擦副的运动形式，摩擦主要有、、、5、按磨损机理分通常磨损主要分、、、6、铝合金阳极氧化膜的封闭处理方法主要有、、、。
1、固体的表面特性主要表现在、、、2、零件脱脂的方法主要有、、、几种。
3、由摩擦副的运动形式，摩擦主要有、、、4、按磨损机理分通常磨损主要分、、、5、应力腐蚀发生的3个条件是、、。
6、由涂料的3种固化成膜类型有、、。
7、铝合金阳极氧化膜的封闭处理方法主要有、、8、固体的表面特性主要表现在、、、9、零件脱脂的方法主要有、、、几种。
10、由摩擦副的运动形式，摩擦主要有、、、11、按磨损机理分通常磨损主要分、、、12、应力腐蚀发生的3个条件是、、。
13、由涂料的3种固化成膜类型有、、。
14、铝合金阳极氧化膜的封闭处理方法主要有、、二、不定项选择题1、对涂装设备安全要求最高的一种为。
（2分）A、空气喷法B、高压无空气喷法C、静电喷法 D电泳法2、在讨论腐蚀问题时，通常规定电位较低的电极称为。
（2分）A、阳极B、阴极C、正极D、负极3、大批量电镀小螺钉可选。
（2分）A、挂镀B、刷镀C、滚镀D、连续电镀4、为达到心部强韧抗冲击、表层硬而耐磨，可选。
（4分）A、中碳钢调质加表层淬火B、20Cr等低碳钢渗碳、淬火加低温回火C、38CrMoAl等调质加表层渗氮D、45钢调质加表层镀铬5、机床主轴可由：A、45#钢（调质+表面淬火+低温回火）；B、40Cr（调质+表面淬火+低温回火）；C、20CrMnTi（渗碳+淬火+低温回火）；D、38CrMoAl（调质+氮化）等材料及工艺制造，上述其中成本最高的是（1分），最不抗冲击及抗重载的为（1分），精度高且变形最小的为（1分）；（单选）淬透性最低的为（1分），淬透性最高的为（1分），最耐热耐蚀的为；（1分）；（单选）轴心部可能为低碳马氏体，表层为高碳马氏体的为；（2分）表面、心部成分相同的为；（2分）（多选）表面处理应安排在半精加工之（前、后）（2分）。
材料表面技术复习
材料表面技术复习《材料表面技术》复习纲要常见问题1. 机械磨光和机械抛光作用有何不同?1.磨光会消耗被磨材料，抛光不会消耗被抛材料。
2.磨光是除去宏观缺陷，抛光只是提高表面光洁度，微观缺陷。
3.抛光的光亮度比磨光更高更亮。
2.总结除油（有机溶剂除油、化学除油、水基清洗剂除油、电解除油）的基本配方和特点，为什么电解除油速度比化学除油快？有机溶剂除油：配方：有机烃类，有机氯化烃类特点：有机溶剂适应性宽，无论动物性，植物性，矿物油都可以溶解。
除油速度快。
除油难以彻底，故多用于油污严重的工件。
化学除油：配方：碱性溶液加乳化剂特点：设备简单，操作容易，成本低，无毒也不会燃，但需要加热。
水基清洗剂：配方：表面活性剂的水溶液特点：与化学除油相比，减少了加热的能源消耗，与溶剂除油相比避免了燃料消耗。
无毒，无刺激性气味，改善劳动条件。
电解除油：配方：氢氧化钠，碳酸钠等特点：电解除油速度比化学除油快得多，除油彻底。
答：电解除油主要通过镀件表面电解产生的氢气，氧气剥离作用，再加上除油剂的辅助效果达到除油效果。
而化学除油主要依靠除油剂除油。
3.工件进行镀前预处理的作用是什么？有哪些镀前预处理工序，在生产过程中应该怎样使用？预处理工艺流程的一般原则。
电镀的一般预处理工艺流程。
1.为了后期的镀层工艺更加顺利和良好的进行。
2.整平（磨光，抛光等），除油（电解，化学等），浸蚀（浸在酸中），表整（表面调整，表面活化（酸，浸蚀）等）3.强浸蚀前应先除油。
工件表面矿物油，磨光膏等过多时，应先有机溶剂除油，再利用化学或电解补充除油。
应重视水洗。
酸洗液的不同浓度，温度，种类对钢铁件有不同的浸蚀作用。
弱浸蚀前最好先进行一次电化学除油。
表整永远是最后一道工序。
绝不能把酸性物质带入氰化电镀液中，会产生氢氰酸（剧毒）。
4.4.如何能使镀层金属离子发生还原反应，沉积出金属？要使电极反应成为还原反应，必须使其发生阴极极化，向工件通入阴极电流，只有当阴极电位E C<e析，（金属的析出电位）这种金属才有可能在阴极表面沉积出来。
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、物理方法与工艺。
表面能：严格意义上指材料表面的内能，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等。
洁净表面：材料表层原子结构的周期性不同于体内，但其化学成分仍与体内相同的表面。
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：洁净表面允许有吸附物，但其覆盖的几率应该非常低。
洁净表面只有用特殊的方法才能得到。
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，有吸引周围其它物质(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、涂层内颗粒之间的冶金结合，消除孔隙的表面处理技术。
《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。
表面技术复习题答案
1 材料表面工程技术为什么能得到社会的重视获得迅速发展？1）社会生产、生活的需要2）通过表面处理大幅度提高产品质量3）节约贵重材料4）实现材料表面复合化，解决单一材料无法解决的问题5）良好的节能、节材效果6）促进了新兴工业的发展2 表面工程技术的目的和作用是什么？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。
作用：改善或赋予表面各种性能3 为什么说表面工程是一个多学科的边缘学科？材料表面工程是一门很新的边缘学科，它不但涉及到诸如：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，而且其本身也溶入了诸多学科的新技术。
4按照材料特性，可将固体材料分为哪几类:可以分为：金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料三类5固体材料的界面有那三类1）表面—固体材料与气体或液体的分界面2）晶界—多晶材料内部成分、结构相同而取向不同晶粒之间的界面3）相界—固体材料中成分、结构不同的两相之间的界面6结构材料的定义，主要用途有那些结构材料是以力学性能为主的工程材料，主要用来制造工程建筑中的构件、机械装备中的零件以及工具、模具等。
7功能材料的定义，主要用途有那些利用物质的各种物理和化学特性及其对外界环境敏感的反应，实现各种信息处理和能量转换的材料，这类材料常用来制造各种装备中具有独特功能的核心部件。
8正常的磨损可分为哪三个阶段跑合阶段；稳定磨损阶段；剧烈磨损阶段9．镀层如何分类？怎样选择使用？1）按使用性能可分为：①防护性镀层②防护-装饰性镀层③装饰性镀层④耐磨和减磨镀层⑤电性能镀层⑥磁性能镀层⑦可焊性镀层⑧耐热镀层⑨修复用镀层2）按镀层与基体金属之间的电化学性质可分为：阳极性镀层和阴极性镀层3）按镀层的组合形式，可分为：单层镀层和复合镀层4）按镀层成分分类，可分为：单一金属镀层、合金镀层及复合镀层选择使用：首先要了解镀层是否具有所要求的使用性能，然后按照零件的服役条件及使用性能要求，选用适当的镀层，还要按基材的种类和性质，选用相匹配的镀层；另外要依据零件加工工艺选用适当的镀层；此外，要考虑镀覆工艺的经济性。
材料表面复习资料
1、表面工程的含义（内涵）从材料表面的实际应用出发，科学设计工艺方法，严格监控工艺过程，实际检验施工质量，并对全过程进行记录和总结，改进其中的不足，不断提高技术水平，丰富理论内涵，开发新的用途和应用领域。
2、催化反应的主要步骤反应物先在表面上化学吸附；吸附分子经表面扩散相遇；表面反应或键重排；反应产物脱附。
3、表面的定义从固体物理学的角度看，结晶固体的表面是晶体中原子的周期性排列发生大面积突然中止的地方，或者是从晶体内部的三维周期性结构开始破坏到真空之间的整个过度区域。
4、表面结构（类型）理想表面；清洁表面；实际表面。
5、理想表面①忽略晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响；②忽略表面上原子的热运动以及出现的缺陷和扩散；③忽略表面外界环境的作用。
6、清洁表面达到稳定的方式①自行调整；②依靠表面的成分偏析和表面对外来原子或分子的吸附，以及这两者的相互作用而趋向稳定态。
7、表面驰豫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（压缩或膨胀）。
8、表面粗糙度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。
9、表面粗糙度的测量测量方法有比较法、激光光斑法、光切法、光波干涉法、针描法、激光全息干涉法、光电扫描法等。
10、贝尔比层定义是一种在固体材料表层5~10nm厚度因晶格畸变等原因而产生的一种非晶态层。
11、辨析贝尔比层的好坏优点：具有较高的耐磨性和耐蚀性，在机械制造方面利用；缺点：在硅片上进行外延、氧化和扩散之前要用腐蚀法除掉贝尔比层，因为他会感生出位错、层错等缺陷严重影响器件的性能。
12、残余应力材料受热不均匀，或各部分热胀系数不同，在温度变化过程中，材料内都会产生的内应力。
残余应力一般都是有害的，在加工过程中和使用中导致出现扭曲变形，开裂和断裂等危害，但是也有有利的一面，可以被控制用来提高零件的疲劳强度和耐磨性能，并且也有利于提高镀层与基体的结合力。
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。
表面工程复习题1
表面工程复习题一、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，这种表面结构的变化称为重构。
2.集肤效应：集肤效应也称为趋肤效应或表面效应。
当直流电流流过导体时，导体截面上任意一点的电流密度是均匀的。
但是，当交流电通过导体时，导体截面上电流密度分布是不均匀的，愈接近表面电流密度愈大，愈接近心部电流密度愈小，这种电流密度倾向于表面增大的现象称之为集肤效应。
3.表面张力：是表面能的一种表现，是由于原子间的作用力以及在表面和内部的排列状态的差别所引起的。
4.邻近效应：当两个相互平行且互相靠近的导体分别通入交流电时，由于电磁感应的作用，两个导体中的电流密度要重新分配。
如果在任何瞬间两平行导体中的电流方向都相同，则电流密度聚集在两导体的外侧面，这种现象称为邻近效应。
5.冷喷涂：指在常温下或较低的温度下，由超音速气、固两相气流将涂层粉未射击到基板形成致密涂层。
6. 稀释率：在覆层中局部熔化的基材所占的比例称为稀释率，其表达式为d = B/( B+f )式中d为稀释率；B为基材在覆层截面中所占面积；f为堆焊填充金属在覆层截面中所占面积。
7. 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、涂层内颗粒之间的冶金结合、消除孔隙，这就是热喷焊技术。
8.复合电镀：通过金属电沉积的方法，将一种或数种不溶性的固体颗粒，均匀地夹杂到金属层中所形成的特殊镀层叫复合镀层，这种利用金属电沉积制备复合镀层的方法叫复合电镀。
9.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、分子或使其离子化为离子，直接沉积到基体表面上的方法。
物理气相沉积法主要包括真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀膜等。
10.激光：20世纪60年代出现的人造光源，其全称为light amplification by stimulation emission of Radiation ——辐射的受激发射光放大，简称laser。
材料表面工程复习题
“材料表面工程”复习题一、名词解释表面工程技术表面扩散表面能洁净表面清洁表面吸附作用磨损腐蚀极化钝化表面淬火喷丸强化热扩渗热喷涂热喷焊堆焊电镀化学镀复合电镀转化膜技术阳极氧化物理气相沉积真空蒸发镀膜溅射镀膜离子镀膜化学气相沉积二、简答题1、表面工程技术的内涵(分类)、特点与意义；2、表面粗糙度的两种常用表达方式；3、固体表面吸咐的种类及特点；4、写出Young方程并说明“润湿”与“不润湿”；5、最常见的磨损种类；如何通过表面技术提高耐磨性？6、腐蚀按材料腐蚀原理可分为哪两类？7、金属腐蚀的主要形式；金属材料腐蚀控制及防护方法；8、表面预处理的作用及主要工序；9、感应加热淬火、火焰加热淬火、激光淬火的基本工作原理及特点；10、表面形变强化技术的种类、作用11、形成热扩渗层的基本条件及机理；12、热浸锌层及热浸铝层的主要应用；13、常用的热浸渗方法及其应用；14、常用的热喷涂、热喷焊工艺方法及其基本特点；15、镀层按其性能特点可分为哪三类？具有良好使用性能的电镀层的基本条件；16、常见的电镀方式及其特点；17、常用单金属电镀层的基本特点及主要用途；18、化学镀的原理与特点；常见的化学镀层有哪些？19、复合镀层的种类及应用；20、非金属电镀的基本工艺(前处理)流程；21、转化膜的主要用途；22、铝合金阳极氧化的工艺流程，其氧化膜的形成过程、结构特点及性能特点；23、真空在薄膜技术中的作用；24、在蒸发镀膜中，为什么必须精确控制蒸发源的温度？25、对比PVD和CVD法中的薄膜生成过程(阶段)；26、CVD的沉积条件及CVD法的特点。
三、阐述题及论述题1、分析讨论金属表面的极化现象产生的原因，并说明极化对材料的腐蚀过程有哪些重要影响，以及如何综合利用极化作用来提高材料的耐腐蚀能力；2、表面工程技术中，改性层与基体的结合界面的主要类型有哪些？其形成过程(形成机理)及结合强度的特点如何？各种结合界面一般出现在哪些常用的表面技术中？并针对某一种结合界面，说明可采取哪些主要措施来提高其结合强度？3、对比分析热喷涂、热喷焊、堆焊在基本工作原理、结合强度、稀释率、主要应用等方面的不同；4、从产生气相镀料粒子的原理出发，分析离子镀膜与蒸发镀膜、溅射镀膜在粒子能量、沉积速率、膜层密度、膜基结合强度的区别；5、等离子体技术应用在了哪些表面工程技术中？并分析说明等离子体在这些技术中的具体作用；6、结合表面性能要求(耐磨、耐蚀等)，举例说明某一具体表面工程技术的作用(工作原理、工艺实施过程、表层特点等)。
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材料表面工程技术-考试复习资料．1.表面工程:从材料表面的实际应用出发，科学设计工艺方法，严格监控工艺过程，实际检验施工质量，并对全过程进行记录和总结，改进其中的不足，不断提高技术水平，丰富理论内涵，开发新的用途和应用领域。
采用表面技术，在零部件或工件表面涂覆一层或多层表面层而形成的技术，主要包2.括电镀和化学镀、热喷涂、化学转化膜、热浸镀、涂料涂装、气相沉积、堆焊与熔结、搪瓷和陶瓷涂覆、粘涂、溶胶-凝胶等。
表面现象有关的一些表面技术: 1）表面湿润和反湿润技术. 2）表面催化技术3.3）膜技术4）表面化学技术4.表面5.在几个原子范围内的清洁表面其偏离三维周期性结构的主要特征是表面松弛、重构和表面台阶结构。
从微观水平看，即使宏观看来非常光滑平整的表面实际上也是凹凸不平的，即表面6. 是粗糙的。
吸附、吸收和化学反应是固体与气体发生作用的三种表现。
7. 晶体表面缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类.8.表面平整一般采用磨光、滚光、抛光及刷光和振动磨光。
9.磨光是借助粘有磨料的特制磨光轮(或带)的旋转，以磨削金属零件表面的过程。
滚光是将成批零件与磨削介质一起在滚筒中作低速旋转，靠零件和磨料的相对运动进行光饰处理的过程。
抛光是用抛光轮和抛光膏或抛光液对零件表面进一步轻微磨削以降低粗糙度，也可用于镀后的精加工。
刷光是把刷光轮装在抛光机上，用刷光轮上的金属丝(钢丝、黄铜丝等)刷，同时用水或含某种盐类，表面活性剂的水溶液连续冲洗去除零件表面锈斑、毛刺、氧化皮及其他杂物，还可用于装饰目的进行丝纹刷光和缎面刷光等。
振动磨光是将零件与大量磨料和适量抛磨液置入容器中，在容器振动过程中使零件表面平整光洁。
基体表面清洁的目的是：10.打基础；)如电镀、热喷涂等(作为前序处理工艺的一部分，为下一涂装或其他表面加工．作为一项单独表面处理技术，可提高工件寿命或恢复工件原状态或节能需要(锅炉清除水垢，提高热效率)；消除工件(设备)隐患，提高安全性(如传热设备局部过热可通过清洗来解决)，消毒、灭菌，除放射性污染，有利于人体健康。
表面清洗主要包括除油和除锈。
喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强11.力的撞击作用，打掉其上的污垢物，达到清理或修饰目的的过程。
喷砂的主要用途有：①除掉零件表面的锈蚀、焊渣、积碳、旧油漆层和其他干燥了的油污。
②除去铸件、锻件或热处理后零件表面的型砂及氧化皮。
③除去零件表面的毛刺或方向性磨痕。
④降低零件表面的粗糙度，以提高油漆和其他涂层的附着力。
⑤使零件呈漫反射的消光状态。
喷丸的原理和设备与喷砂相似，只是采用的磨料不同。
它是用钢铁丸、玻璃或陶瓷取代砂子。
喷丸能使零件产生压应力，而且没有含硅的粉尘污染，主要用于：①使零件产生压应力，从而提高零件的疲劳强度和抗应力及抗腐蚀能力。
②代替一般冷热成型工艺，可对大型薄壁铝制零件进行成型加工，这样可避免零件表面残留的张应力而形成有利的压应力。
③对扭曲的薄壁零件进行校正，经喷丸后的零件使用温度不能太高，以防消除喷丸产生的压应力第三章热喷涂技术热喷涂就是利用某种热源，如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属1.或非金属涂层材料加热到熔融或半熔融态，然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化，并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面，与基体材料结合而形成具右各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。
2.喷涂材料从进入热源到形成涂层，可分成四个阶段。
首先，材料被加热熔化，丝材端部被加热后熔化，形成熔滴；粉末则被熔化或软化。
第二阶段。
丝材的熔滴在高速气流下雾化成微粒后被加速；而粉末材料直接被气流加速。
接着，高温熔融的微粒进入飞行阶段，微粒、粉末先被加速，此后随着距离的增加而减速，同时它们与周围气体发生某些反应，自身温度也要降低。
最后，这些具有一定温度和速度的微粒与基材表面产生猛烈的撞击，大部分微粒会产生剧烈的变形和快速的冷却并沉积在工件表面形成涂层。
基材表面的制备，通常是指表面净化、预加工、粗化、喷涂底层3.火焰喷涂法是以氧-燃料气体火焰作为热源，4.将喷涂材料加热到熔化或半熔化状态，并以高速喷射到经过预处理的基体表面上，从而形成具有一定性能涂层的工艺。
火焰喷涂依据喷涂材料的外形分为熔丝法、熔棒法和粉末法三种。
．喷枪通过气阀分别引入乙炔、氧气和压缩空气，乙炔和氧气混合后在喷嘴出口处产生燃烧火焰。
喷枪内的驱动机构通过送丝滚轮带动线材连续地通过喷嘴中心孔送入火焰，在火焰中被加热熔化陶瓷棒火焰喷涂是利用氧乙炔燃烧的热源，将连续、均匀送入火焰中的陶瓷棒加热、熔融，再通过高压气体雾化成微粒状，直接喷射到预先处理过的工件表面，连续沉积形成涂层。
粉末火焰喷涂是利用预混氧气及乙炔在喷嘴外燃烧产生的热能加热粉末材料，依靠焰流的推力，将加热熔化的粉末喷射到预处理表面形成涂层。
5、电弧喷涂是将两根被喷涂的金属丝作为自耗性电极，利用其端部产生的电弧作为热源来熔化金属丝材，再用压缩空气穿过电弧和熔化的液滴使之雾化，以一定的速度喷向基体(零件)表面而形成连续的涂层。
电弧喷涂可分为直流电弧喷涂和交流电弧喷涂，其中直流电弧喷涂操作稳定，涂层组织致密，效率高。
电弧喷涂最关心的问题之一是涂层粗糙度，它取决于雾化后微粒的粗细。
影响雾化6.微粒粗细的因素较多，主要有雾化气流的压力、电弧电压、金属丝间的夹角等。
7、电弧喷涂涂层也是典型的层状结构。
与线材火焰喷涂相比，由于电弧喷涂熔粒度高，粒子变形量大，提高了涂层结合强度。
电弧喷铝还可在钢基材界面上产生微区的扩散结合组织。
另外，由于电弧热源温度高，造成一些元素的蒸发量和在氧化气氛中烧损量增大。
与火焰喷涂技术相比，电弧喷涂技术具有如下特点。
8.①热效率高。
火焰喷涂时热能的利用率只有5％~15％，而电弧喷涂热能利用率高达60％~70％。
②涂层结合强度高。
电弧喷涂时，粒子在6 000 K高温的电弧区得到了充分的加热，且飞行速度很高，所以电弧喷涂具有较高的结合强度与自身强度。
③生产效率高。
电弧喷涂的生产率与喷涂电流成正比，当喷涂电流为300 A时，每小时可喷各种钢丝约15 kg、喷锌30 kg，相当于火焰喷涂的4~5倍。
④喷涂成本低。
电弧喷涂是热喷涂方法中能源利用率最充分的方法，其利用率可达57％，而火焰丝材喷涂为13％，等离子喷涂为12％。
电弧喷涂时的电费只相当于火焰喷涂时氧气、乙炔费用的1/20~1/15。
⑤喷涂质量稳定。
电弧喷涂时，所有粒子均由丝材经电弧熔化雾化而成，粒子得到充分而均匀的加热。
电弧喷涂不仅移动方便，操作简单，还可以在较宽容的喷涂条件下得到可靠的涂层质量。
⑥可以利用两根不同类型的金属丝制备出“假合金”涂层。
电弧喷涂只需要使用两根成分不同的金属丝就可以制备出假合金涂层，以获得独特的综合性能。
⑦电弧喷涂技术仅使用电和压缩空气，不用氧气、乙炔等易燃气体，安全性高。
设备％，工艺简单易行。
100及原材料国产化达⑧环保。
采用专门配套、价格低廉的除尘设备，能使排放物均达国家环保标准。
而刷漆及热浸锌的除锈酸液及热浸锌生产的锌蒸气均无环保措施。
9、电弧喷涂设备主要由电源、送丝系统、电弧喷枪、控制系统等组成。
导电嘴与喷嘴是喷涂枪的关键零件，直接影响喷涂层质量与过程稳定。
喷嘴对熔化金属起到有效雾化作用。
等离子弧喷涂是采用刚性非转型等离子弧为热源，以喷涂粉末材料为主的热喷涂10. 方法。
等离子弧的压缩效应来源于三个方面。
①机械压缩效应②热压缩效应③自磁压缩效应等离子弧喷涂技术有如下特点：11.①等离子喷涂时的焰流温度高，热量集中，能够熔化一切高熔点和高硬度的粉末材料，这是一般氧-乙炔火焰喷涂和金属电弧喷涂所不能达到的。
②零件无变形，不改变基体金属的热处理性质，对一些高强度钢材以及薄壁零件、细长零件都可以使用。
③由于等离子喷涂时的焰流喷射速度高，粉末微粒能获得较高的动能。
所以喷涂后的涂层致密度高，一般为88％~99％，结合强度高达30~80 MPa。
④喷涂后涂层平整、光滑，并可精确地控制涂层厚度，因此切削加工涂层时，可直接采用精加工。
⑤等离子喷涂采用惰性气体作为工作气体时，能可靠地保护工件表面和粉末材料不受氧化。
从而获得含氧化物少杂质少的涂层。
⑥在等离子喷涂过程中，工件表面不带电、不熔化，再加上粉末的喷射速度高，工件与喷枪的相对位移速度快，所以对工件表面的热影响区很小。
⑦由于等离子喷涂时的粉末具有高速度的特点，所以粉末的沉积率很高。
在采用高能等离子弧喷涂时，每小时粉末的沉积量为8 kg，充分显示了等离子喷涂的高效性。
⑧喷涂工艺规范稳定，调节性能好，容易操作。
第四章电镀与化学镀跑电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，1.使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。
导电盐、按在电镀过程中所起的作用细分为主盐、2.电镀液种类很多，组成差别很大，络合剂、缓冲剂、阳极活化剂和添加剂。
主盐就是能在阴极上沉积出镀层金属的盐导电盐用于提高电镀液导电性能的盐类络合剂是在电镀液中能够络合主盐金属离子的物质阳极活化剂是降低阳极极化，消除阳极钝化，促进阳极溶解的物质，也叫去极化剂．缓冲剂是用来稳定镀液pH值的物质添加剂是改善镀层性能的少量添加物电镀工艺过程一般包括电镀前预处理、电镀及镀后处理三个阶段。
3.1．镀前预处理为最后获得高质量镀层作准备。
主要是进镀前预处理是为了得到干净新鲜的金属表面，行脱脂、去锈蚀、去灰尘等，步骤如下：第一步：使表面粗糙度达到一定要求，可通过表面磨光、抛光等方法来实现；第二步：去油脱脂，可采用溶剂溶解以及化学、电化学等方法来实现；第三步：除锈，可用机械、酸洗以及电化学方法除锈；第四步：活化处理，一般在弱酸中浸蚀一定时间进行镀前活化处理。
2．镀后处理钝化处理。
所谓钝化处理是指在一定的溶液中进行化学处理，在镀层上形成一层坚①钝化使镀层耐蚀性大大提高并能增加表面光泽和抗污染能实致密的、稳定性高的薄膜。
力。
Ag等后，都可进行钝化处理。
这种方法用途很广，镀Zn、Cu及除氢处理。
有些金属如锌，在电沉积过程中，除自身沉积出来外，还会析出一部分②氢，这部分氢渗入镀层中，使镀件产生脆性，甚至断裂，称为氢脆。
氯化物、硫酸盐)镀液。
(4.现代电镀锌液有多种：氰化物溶液、碱性无氰化物镀液、酸性酸性氯化物镀锌是唯一具有整平能力的镀锌液，铁与光亮剂配合可得到最光亮的镀层。
碱性无氰镀锌液的工作特性在很大程度上取决于专用添加剂、光亮剂光亮氰化物镀锌液主要有四种：标准氰化物镀锌液、中氰化物镀锌液、低氰化物镀锌液和微氰化物镀锌液。
电镀铜锡合金5.铜锡合金，俗称青铜。
铜锡合金镀层具有孔隙率低，耐蚀性好，容易抛光及可直接套铬等优点，是目前应用最广泛的合金镀层之一。