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表面工程技术的内涵及分类成果

时间:2023-05-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:表面工程是利用表面改性、薄膜和涂镀层等技术,使材料表面获得特殊性能的一类技术的统称。特别是现代表面工程技术充分利用和借鉴了基础科学的最新发现和发明成果,使之具有高技术的内涵。前已述及,表面工程具有综合、交叉、复合、优化等基本特征,设计范围很广,但仍可概况为一些基本技术方式。图7-1 表面工程技术的分类

表面工程技术的内涵及分类成果

表面工程是利用表面改性、薄膜和涂镀层等技术,使材料表面获得特殊性能的一类技术的统称。表面工程的基本特征是综合、交叉、复合、优化,它以材料的“表面”为研究对象,以改变表面的成分、形态、结构与组织为条件,以改变其力学性能、电磁性能、光学性能、腐蚀性能、摩擦学性能和装饰性能为目的。

表面工程是近代技术与经典表面工艺相结合而繁衍、发展起来的,它拥有坚实的科学理论基础,如表面界面理论、表面失效理论、腐蚀科学、摩擦学等;它包括涂镀层材料与制备工艺、施涂与检测设备、表面组成与结构分析技术、表面性能测试技术、检验方法、标准评价、质量保证与工艺过程控制等为制造新型表面和表面层而形成工程化、规模化生产的成套技术。特别是现代表面工程技术充分利用和借鉴了基础科学的最新发现和发明成果,使之具有高技术的内涵。如20世纪60~70年代出现的激光束、电子束、离子束等“三束”能源,以其能量密度高、可控性好、加工精细等独特优点,在表面加工技术中获得了广泛应用,有力地促进了表面工程技术突飞猛进的发展。再如等离子体技术在近代表面工程的发展中也起到相当重要的作用,等离子体化学气相沉积,显著增强了化学反应,降低了沉积温度,可以在350℃以下实现许多膜层的化学气相沉积。20世纪末到21世纪初,随着纳米科技的发展,纳米材料、纳米技术也被运用到表面工程中,进一步改变了材料表面的形态、成分、结构等,从而赋予表面全新功能。

即使是传统的表面处理工艺,由于采用新技术进行改造,也不断出现一些“新内容”,这些新内容也应纳入新的表面技术之列。如表面淬火,当采用了激光、电子束作为热源后,使得表面强化技术超出了热处理范畴,可以通过熔化-结晶过程、熔融合金化-结晶过程、熔化-非晶态过程,大幅度改变硬化层的结构与性能,且有利于环境保护,便于实现自动化。再如传统电镀工艺与近代激光技术结合形成的激光电镀是新型的高速电镀技术,运用激光辐照提高金属沉积速度,其效率比无激光照射的高1000倍;当用一种连续激光或脉冲激光照射于阴极表面时,不仅极大地提高了沉积速度,而且可用计算机控制激光束的运动轨迹而得到预期的复杂几何图形的无屏蔽镀层。传统的浸渗金属属于化学热处理的范畴,但近20年来,渗入材料的品种正在迅速增多,工艺不断改进,控制技术也有了较大提高,也是表面工程技术的发展。

前已述及,表面工程具有综合、交叉、复合、优化等基本特征,设计范围很广,但仍可概况为一些基本技术方式。按工艺方法,表面工程技术的分类如图7-1所示。(www.xing528.com)

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图7-1 表面工程技术的分类

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