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材料表面工程湖北汽车工业学院材料工程系李志辉13986915727lzhh0425@126.com材料表面工程本章内容表面工程及其功能表面工程可以赋予表面的功能表面工程学科的形成以及学科体系表面工程研究的方向以及方法有关表面的补充知识第一章概论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第一章概论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第一章概论表面工程的作用对于机械零件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、高可靠性第一章概论表面工程的作用对于机械零件对于电子电器元件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第一章概论表面工程的作用对于机械零件对于电子电器元件对于机电产品的包装及工艺品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第一章概论表面工程的学科结构理论基础表面科学研究对象表面和界面行为（零件基体和零件表面）涉及内容失效分析、表面技术、涂覆层性能、涂覆层材料、预处理和后加工、表面检测技术、表面质量控制、使用寿命评估、表面施工管理、技术经济分析、三废处理和重大工程实践第一章概论表面工程技术表面工程技术表面改性复合表面工程技术表面涂覆纳米表面工程技术表面处理第一章概论表面工程的技术设计表面工程的技术设计表面工程的技术的选择表面层材料的选择表面层成分/组织结构与性能的确定工艺参数的确定使用寿命的预测效费比评估环保性评估编制工艺文件失效分析有关知识与数据失效分析方法磨损失效分析腐蚀失效分析断裂失效分析失效机理与影响因素材料的磨损、腐蚀与断裂性能表面技术有关知识与数据各种表面技术的原理与工艺各种表面技术的优缺点与适用性各种表面材料的物理化学性能各种表面技术对基体表面的要求表面层的检测方法表面工程的技术设计体系第一章概论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第一章概论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第一章概论表面工程的发展发展前景基材包揽金属、有机、无机、复合等材料领域对材料表面性能的要求也从一半的装饰防护拓展到机、电、光、声、热、磁等多种特种功能和综合功能领域计算机、信息技术的发展，使表面工程技术能采用自动化、智能化设备，从而大大减轻了劳动强度，实现自动化生产和智能化管理引入激光、电子束、离子束等新技术，改革了传统的表面处理工艺，进入了现代化高科技的工业生产领域表面工程作为现代制造技术的一个重要组成部分，可以通过设计，实现基体、界面与表面三者之间的优化组合先进的表面工程技术是集研究、设计、制造、维护为一体的系统工程第一章概论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第一章概论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Thanks！第一章概论表面工程技术表面改性复合表面工程技术表面涂覆纳米表面工程技术表面处理通过改变基质材料成分，达到改善性能的目的，不附加膜层表面工程技术第一章概论表面工程技术表面改性复合表面工程技术表面涂覆纳米表面工程技术表面处理不改变表面材质成分，只改变基质材料的组织结构及应力，达到改善性能的目的表面工程技术第一章概论表面工程技术表面改性复合表面工程技术表面涂覆纳米表面工程技术表面处理在基质材料表面制备涂覆层，涂覆层的材料成分、组织、应力按照需要制备表面工程技术第一章概论表面工程技术表面改性复合表面工程技术表面涂覆纳米表面工程技术表面处理综合运用多种表面工程技术，通过各技术间的协同效应改善表层性能表面工程技术第一章概论表面工程技术表面工程技术表面改性复合表面工程技术表面涂覆纳米表面工程技术表面处理以传统表面工程技术为基础，通过引入纳米材料、纳米技术改善表层性能表面改性表面改性是通过改变基质表面的化学成分以达到改善表面结构和性能的目的包括表面改性技术转化膜技术电化学转化膜化学转化膜金属着色技术离子注入非金属离子注入金属离子注入复合离子注入扩散渗入（化学热处理）非金属元素表面渗扩金属元素表面渗扩复合元素表面渗扩表面处理不改变基质材料的化学成分，只通过改变表面的组织结构达到改善表面性能的目的包括表面处理技术表面纳米化加工离子淬火感应加热表面淬火激光加热表面淬火电子束加热表面淬火表面变形处理喷丸辊压孔挤表面涂覆在基质表面上形成一种膜层的处理技术涂覆层的化学成分、组织结构可以和基质材料完全不同，以满足表面性能、涂覆层与基质材料的结合强度适应工况要求、经济性好、环保性好为准涂覆层的厚度可以是几毫米到几微米，在工程应用中，常有无膜、薄膜和厚膜之分划分方法25微米的为薄膜防护性涂覆层为厚膜，功能性涂覆层为薄膜表面涂覆包括表面涂覆技术气相沉积化学沉积——化学镀电化学沉积热喷涂堆焊熔覆热浸镀粘涂涂装电镀（槽镀、滚镀）电刷镀（电刷镀、摩擦电刷镀）物理气相沉积（真空蒸发、溅射、离子镀）化学气相沉积（化学气相沉积CVD、等离子体增强CVD、激光CVD）火焰喷涂（氧乙炔喷涂、燃气高速火焰喷涂、燃油高速火焰喷涂）电弧喷涂（电弧喷涂、高速电弧喷涂）等离子体喷涂（等离子喷涂、高能等离子喷涂、低气压等离子喷涂）特种喷涂（气体爆燃喷涂、电熔爆喷涂、激光喷涂、悬浮燃料热喷涂、冷喷涂）氧乙炔火焰堆焊手工电弧堆焊气体保护堆焊埋弧堆焊等离子弧堆焊电渣堆焊电火花堆焊真空电热熔覆激光熔覆电子束熔覆氧乙炔火焰熔覆通用涂装技术特殊涂装技术（静电涂装、电泳涂装、流化床涂装、烧结法涂装）复合表面工程技术对表面改性、表面处理和表面涂覆三种表面工程技术的综合运用是在一种基质材料表面上采用了两种或多种表面工程技术，用以克服单一表面工程技术的局限性，发挥多种表面工程技术间的协同效应，从而是表面性能、质量、经济性达到优化也称为第二代表面工程技术纳米表面工程技术充分利用纳米材料的优异性能，将传统表面工程技术与纳米材料、纳米技术交叉、综合、融合，制备出含纳米颗粒的复合覆层或纳米结构的表层也称为第三代表面工程技术