表面工程-绪论.ppt
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1、1 绪论,教学目的和要求,掌握表面工程的定义、分类、特点(意义)等。,1.1 表面工程学的定义和内涵,表面工程学是上个世纪八十年代中期才出现的一门新学科。 它是在传统的表面硬化技术和腐蚀防护基础上,引入了一些科技新成就,如气相沉积,离子注入,激光、电子束和等离子等技术后,拓宽了表面工程的应用范围,使其成为表面硬化、表面防腐、机械修复(再制造),新材料制造、功能材料、复合材料、表面装饰和表面精细加工等方面不可或缺的工艺手段,被广泛应用于机械、电子、冶金、建筑、交通、航空航天、核工业及日常生活用品等领域,逐渐形成了一门独立的学科。 表面工程技术被喻为上个世纪80年代以来世界十项关键技术之一。 上世
2、纪80年代后期,美国商业部就将表面工程技术列入影响21世纪人类生活的七大关键技术之一(计算机科学、生命科学、新能源技术、新材料技术、信息技术和先进制造技术)。,材料表面工程的应用范围: 表面强化 防腐工程 零部件修复 电子电路 传感器与自动控制 ,在航空航天方面的应用,在防护上常用涂镀技术,热浸镀技术,物理和化学气相沉积技术(PVD,CVD)来提高飞机、运载火箭、卫星、宇宙飞船、导弹在各种飞行恶劣环境下对材料性能产生的影响进行防护。,在航空航天方面的应用,通过表面技术处理,提高材料性能,起到保护航空航天飞行器免遭环境影响而失效,从而提高航空航天产品的先进和使用的可靠性。,在航空航天方面的应用,
3、如第四代的飞机,在停飞和飞行过程中,可能遇到50的空气摩擦升温至200,因而在飞机蒙皮的表面涂上高聚物涂料免受环境介质侵蚀,减少阻力。,飞机的蒙皮、雷达罩、发动机的尾喷管、座舱都采用隐身涂层,雷达罩和尾喷管采用SnO2和In2O3等掺杂半导体材料作填料和适当的载流子浓度及迁移率以及等离子体频率,使其具有兼容雷达和红外隐身。美国的TF39发动机轴承,离子注入铬磷,可解决点蚀、磨蚀,提高发动机轴承的使用寿命。,在航空航天方面的应用,奔 驰 系 列,在汽车工业中的应用,在车身涂装上,设计选用电泳底漆、中间涂层、面漆三涂层体系,不仅使车身具有防腐蚀功能,更具有亮丽、闪光色彩。,一、表面工程技术的定义,
4、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。,二、表面工程技术的内涵,表面改性技术 表面合成材料技术 表面加工技术 表面加工三维合成技术 上述要点的组合或综合,几种常见的表面工程技术,金属材料表面工程学的地位,表面工程技术所涉及的基材包括几乎所有的工程材料,如金属、陶瓷、半导体材料、高分子材料、混凝土、木材和各类复合材料等。 金属材料,特别是钢铁材料,目前仍旧是机械、设备和工程构件的主要材料。 机械行业中: 钢铁材料:93% 有色金属:2% 非金属材料:5%,机械零件失效的主要形式,塑性变形:材料强度不足或过载使用; 断裂:韧性断裂、脆性
5、断裂和疲劳断裂; 磨损:按磨损机理分为磨料磨损、冲蚀磨损、粘着磨损和疲劳磨损等七大类; 腐蚀:在环境及周围介质作用下产生。 在以上四种失效形式中,磨损、疲劳和腐蚀占80%以上。 实验证实:失效通常是从材料的表面开始的,而且往往是因其表面性能不高所致。 研究金属材料的表面及其相应的强化方法有十分重要的意义。,1.2 表面工程技术的特点与意义,表面工程技术具有一般整体材料加工技术不具备的优点。 主要作用在基材表面,对远离表面的基材内部组织与性能影响不大。因此,可以制备表面性能与基材性能相差很大的复合材料。 采用表面涂(镀)、表面合金化技术取代整体合金化,使普通、廉价的材料表面具有特殊的性能,不仅可
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