第五章 表面工程清华大学机械系梁吉一,概论二,气相沉积三,热喷涂四,激光表面处理一,概论
1.1.1什么是表面工程?
应用物理,化学,机械等方法改变固体材料表面成分或组织结构,获得所需要的性能,以提高产品的可靠性或延长使用寿命的各种技术的总称 。
汽 车 喷 漆
电 镀
镀 银 壶
喷 丸
抛 丸 后 的 铸 件
1.1.2表面技术分类
(按沉积物尺寸分类 )
① 原子沉积物原子在基体上凝聚,
生核、长大、成膜,
如电镀,PVD,
CVD
CVD氮化钛刀具
TiCl4+H2+N2→TiN(s)+HCl
② 粒状沉积物熔化的液滴或细小的固体颗粒在外力作用下于基体表面凝聚、沉积或烧结,形成的表面涂层,例如,热喷涂、搪瓷、喷漆等,齿轮表面喷涂 WC
③ 整体沉积层欲涂敷的材料于同一时间施于基体表面,如,
涂漆、热浸渍等,
热镀锌
④ 表面改性用离子处理、热处理、激光处理等方、
法改变材料表面的组织和性能,如喷丸、离子注入、激光处理,激光表面合金化
1.2固体表面
1.2.1表面结构固体表面,
固体材料与气体或与液体的分界面简单立方晶体
① 弛豫
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
② 重构
③偏析
B
A
④ 缺陷
⑤ 吸附物理吸附化学吸附结合键吸附热吸附层
50K氧吸附于铂表面
⑥ 氧化铁氧化铁铜表面 STM像石墨表面单晶硅表面
1.2.2实际表面
①表面粗糙度材料的机械加工刨刀切屑变形区变形区工件
②
1.2.3固体表面的预处理
① 除去表面污染物碱洗液,水基清洗液,有机溶剂清洗或超声清洗
② 化学抛光,电化学抛光
③ 高洁净表面高真空,离子轰击表面思考题
1.对现代表面技术进行归纳分类
1.1.1什么是表面工程?
应用物理,化学,机械等方法改变固体材料表面成分或组织结构,获得所需要的性能,以提高产品的可靠性或延长使用寿命的各种技术的总称 。
汽 车 喷 漆
电 镀
镀 银 壶
喷 丸
抛 丸 后 的 铸 件
1.1.2表面技术分类
(按沉积物尺寸分类 )
① 原子沉积物原子在基体上凝聚,
生核、长大、成膜,
如电镀,PVD,
CVD
CVD氮化钛刀具
TiCl4+H2+N2→TiN(s)+HCl
② 粒状沉积物熔化的液滴或细小的固体颗粒在外力作用下于基体表面凝聚、沉积或烧结,形成的表面涂层,例如,热喷涂、搪瓷、喷漆等,齿轮表面喷涂 WC
③ 整体沉积层欲涂敷的材料于同一时间施于基体表面,如,
涂漆、热浸渍等,
热镀锌
④ 表面改性用离子处理、热处理、激光处理等方、
法改变材料表面的组织和性能,如喷丸、离子注入、激光处理,激光表面合金化
1.2固体表面
1.2.1表面结构固体表面,
固体材料与气体或与液体的分界面简单立方晶体
① 弛豫
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② 重构
③偏析
B
A
④ 缺陷
⑤ 吸附物理吸附化学吸附结合键吸附热吸附层
50K氧吸附于铂表面
⑥ 氧化铁氧化铁铜表面 STM像石墨表面单晶硅表面
1.2.2实际表面
①表面粗糙度材料的机械加工刨刀切屑变形区变形区工件
②
1.2.3固体表面的预处理
① 除去表面污染物碱洗液,水基清洗液,有机溶剂清洗或超声清洗
② 化学抛光,电化学抛光
③ 高洁净表面高真空,离子轰击表面思考题
1.对现代表面技术进行归纳分类
