表面工程学温习材料
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。
许多金属在经过切削或磨削后，洁净表面在5min内就产生了一层5~50分子的氧化膜，它在防止粘着方面有重大作用。
良好的润滑条件更是降低你粘着磨损的重要保障。
（2）硬度。
材料的硬度越高，耐磨越好。
（3）晶体结构和晶体的互溶性。
其他条件相同时，密排六方的材料摩擦系数、磨损率最低，面心立方次之，体心最大。
（4）温度。
间接影响。
T↑，硬度↓，摩擦副互溶性↑，磨损加剧9.磨粒磨损过程的影响因素：（1）磨粒硬度。
Ha（磨粒硬度）/Hm（材料硬度）<1.0，软磨粒磨损，磨损速率很低；Ha/Hm>1.2,硬磨粒磨损，增加Ha对速率影响不大；1.0<Ha/Hm<1.2，速率随Ha/Hm线性增加，磨损速率很高。
（2）磨粒形状和粒度。
磨粒<临界尺寸，磨损率随磨粒尺寸↑而↑；尖锐型磨粒>多角形>圆形磨粒（磨损速率）（3）材料力学性能与微观组织。
同硬度条件，A、B耐磨性优于P、M；夹杂、内部缺陷使磨损过程中更易产生剥落，大大降低耐磨性。
（4）工况和环境条件。
湿磨损由于能起到润滑、冷却作用，磨损率稍有下降；在腐蚀介质和高温条件下，磨损速率↑↑10.腐蚀分类：（1）按原理分：化学腐蚀（金属在干燥的气体介质中或不导电的液体介质中发生的腐蚀，无电流产生）和电化学腐蚀（金属在导电的液态介质中因电化学作用产生的腐蚀，有电流产生）（2）按环境不同：湿蚀、干蚀和微生物腐蚀（3）按腐蚀形态不同：全面腐蚀和局部腐蚀第三章1．机械性清理：借助机械力出去材料表面上的腐蚀产物、油污及其他各种杂物，以获得清洁表面的过程，就称为机械性清理2．喷砂或喷丸：以压缩空气或机械离心力为动力，将石英砂、铁砂、钢珠或其他硬质材料喷射或抛射材料表面，利用冲击力和摩擦力来清理材料表面的方法3．脱脂方法：化学脱脂、有机溶剂脱脂、水剂脱脂、电化学脱脂第四章1．表面淬火技术：采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到A C3(亚共析钢)或者A C1（过共析钢）之上，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，就称为表面淬火技术2．表面淬火技术分类：感应加热淬火、火焰淬火、激光淬火、电子束淬火3．表面淬火技术与常规淬火技术的区别：（1）提高加热速度将使钢的相变点温度Ac3与Ac cm大幅度提高，但使Ac1温度升高有限。
快速加热还可以使A晶粒及其中的亚结构显著细化。
材料经表面淬火后的硬度值比普通淬火后的要高（2）快速加热下渗碳体难以充分溶解，形成的A成分也相当不均匀。
它们包括未溶碳化物、高碳偏聚区、贫碳区。
表面淬火处理之前需要经行预先热处理（调质、正火、球化退火处理），是碳化物或自由铁素体均匀、细小的分布，以便有利于快速加热时奥氏体的均匀化。
4．受控喷丸对材料表面形貌与性能的影响：（1）对材料表面硬度影响一般地，弹丸强度或者动能越大，则变形层深度越大，喷丸后零件的表面硬度也越大，弹丸的硬度越高，喷丸强化层深度越深；其他条件相同时，被喷丸零件的硬度越高，则喷丸强化层越浅（2）对表面粗糙度影响受控喷丸以后的零件表面痕迹不同于切削加工表面，痕迹没有方向性，有利于增加零件的疲劳强度（3）对疲劳寿命与康应力腐蚀能力影响可以提高材料的疲劳寿命和抗拉应力腐蚀能力；对纯铁、1Cr18Ni9Ti不锈钢、20、45钢、40Cr、60Si2Mn钢喷丸后，疲劳强度提高14%~47%，40Cr、60Si2Mn提高幅度最大。
第五章热扩渗1.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，形成合金层的工艺，就称为热扩渗技术2.渗层形成机理：（1）产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属表面（2）建立热扩渗所必需的浓度梯度（3）扩渗层生长4．影响气体渗碳工艺的主要因素：（1）温度和时间（2）渗碳气氛（3）钢的化学成分5．气体渗碳的主要形式：（1）滴注式气体渗碳（2）吸热式气氛渗碳（3）氮基气氛渗碳6．气体渗氮：将氮渗入钢件表面的过程称为气体渗氮7．碳氮共渗：520~580o c以渗碳为主氮碳共渗：780~930o c以渗氮为主8．碳氮共渗是一种表面硬度高、耐磨损、抗疲劳、尺寸变形小的热扩渗工艺；与渗碳相比，碳氮共渗的疲劳强度、耐磨性、耐蚀性、抗回火稳定性等都更高。
9．液体热扩渗：将工件浸渍在熔融液体中，使表面渗入一种或几种元素的热扩渗工艺方法称为液体热扩渗。
10．液体热扩渗根据工艺特点可以分为盐浴法、热浸法、熔烧法。
11．固体热扩渗：把工件放入固体渗剂中或用固体渗剂包裹工件加热到一定温度保温一段时间，使工件表面渗入某种元素或多种元素的工艺过程。
12．固体热扩渗特点：设备简单，渗剂配置容易，可实现多种元素的热扩渗，适用于形状复杂的工件，并能实现局部热扩渗；但能耗大，热效率和生产销率低，工作环境差，工人劳动强度大，渗层组织和深度都难以控制。
13．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。
14．等离子体热扩渗的特点：热扩渗速度快、可控制热扩渗层组织、使易氧化或钝化的金属能进行有效热扩渗、易实现工艺过程的计算机控制。
P86第六章热喷涂、喷焊与堆焊技术1．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。
2．热喷涂技术的特点：可在各种基体上制备各种材质的涂层；提提温度低；操作灵活；涂层厚度范围宽。
3．热喷涂工艺方法：火焰喷涂工艺；电弧喷涂工艺；等离子喷涂工艺；爆炸喷涂和超音速火焰喷涂工艺。
4．如何选择热喷涂工艺：a.涂层结合力要求不高，喷涂材料熔点低于250o C时，选择火焰喷涂工艺；b.工程量大的喷涂，采用电弧喷涂工艺；c.涂层性能要求高，喷涂高熔点材料时，采用等离子喷涂工艺；d.结合强度高、孔隙率低的金属以及金属陶瓷，采用超音速火焰喷涂工艺。
5．常用热喷涂材料：金属热喷涂材料；陶瓷热喷涂材料；塑料热喷涂材料；热喷涂用复合粉末材料。
6．热喷涂技术的应用a．喷涂耐蚀涂层。
采用热喷涂技术可以喷涂耐各种介质腐蚀的保护涂层，如锌、铝、不锈钢、镍合金、蒙乃尔合金、青铜、氧化铬陶瓷涂层等；b．喷涂耐磨涂层。
热喷涂技术应用于喷涂机械零件表面的耐磨涂层，延长零件的使用寿命，或修复磨损失效的机械零件。
如在汽轮机转子、活塞环、主动齿轮轴颈等滑动磨损部位，喷涂各种铁基或镍基耐磨和金涂层。
c．喷涂耐高温涂层。
热喷涂技术用于改善机械零件的抗高温氧化性能。
如超音速火箭喷涂Cr3C2—NiCr涂层，在900以下是非常好的耐磨涂层；采用热障涂层隔离金属基体与高温环境，可以有效保持金属构件的力学性能。
美国在“探险者”卫星表面喷涂氧化铝保护层；d．喷涂功能涂层。
热喷涂技术应用于电气工业中，如喷涂屏蔽涂层，用于消除电磁波和无线电波的干扰，同时清除静电放电火花；e．喷涂成型。
采用热喷涂制造机械零件，如采用电弧喷涂制造冲压塑料和皮革制品件模具、等离子喷涂陶瓷或耐火金属喷嘴、雷达整流罩。
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．热喷焊技术特点：a．热喷焊层组织致密，冶金缺陷很少，与基材结合强度高；b．热喷焊材料必须与基材相匹配，喷焊材料和基材范围比热喷涂窄得多；c．热喷焊工艺中基材的变形比热喷涂大得多；d．热喷焊层的成分与喷焊材料的原始成分会有一差别。
第七章电镀和化学镀1．电镀：在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其它惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。
2．镀层按性能分类：a．防护性镀层b．保护装饰性镀层c．功能性镀层3．电镀溶液基本组成a．主盐：析出金属的易溶于水的盐类；b．缓冲剂：能保持溶液的pH值在要求范围内；c．添加剂：影响金属离子在阴极上析出的成分。
4．合金电镀：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叫做合金电镀。
5．化学镀：又称无电解镀，指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。
6．复合镀按沉积方法分类：a．以微粒子为弥散相，是指悬浮于镀液中进行电沉积或化学沉积，称为弥散沉积法；b．离子大或重时，让粒子先沉积于基体表面，再用析出金属填补粒子间隙的方法称为沉积共析法；c．把长纤维埋入或卷缠于基体表面后进行沉积的方法称为埋置沉积法。
习惯上把弥散沉积法和沉积共析法称为复合镀，把埋置沉积法称为纤维强化复合镀。
第八章转化膜与着色技术1．转化膜技术：通过化学或电化学方法，是金属表面形成稳定的化合物膜层而不改变其金属外观的一类技术。
表面工程技术的基础理论要点PPT学习教案
第四节 涂层形成机制
三、涂层分类及形成机制（P33） ①金属涂层 表面高温熔融涂层——通过热源
熔化金属，冷却凝固 （热喷涂、热浸镀、堆焊、热烫
印层、真空熔结涂层、自蔓延 高温合成涂层、铸渗涂层、电 火花涂层）第23页/共28页 电沉积涂层——通过直流电还原
非金属涂层
a、有机涂料涂层——涂覆，高 分子固化反应
——氧化聚合型 ——溶剂挥发型 ——固化剂固化型 ——加温固化型 ——生物酶催化型 ——电沉积型 第25页/共28页
第四节 涂层形成机制
三、涂层分类及形成机制（P33）
非金属涂层
b、无机涂料涂层——无机物
——高温熔融固化：瓷釉层 ——高温化合：发生反应形成涂层 ——粘结形成涂层：粘结后干燥团化形成涂层
面处的结构、能量、组成等都呈连续的梯度 的变化 （示意图如下）
第4页/共28页
过渡区域
相2 相1
相1——界面——相2
过渡区域 第5页/共28页
那么表面和界面又是什么关系呢？
界面是任何两种相之间的交界区，总称 习惯上把固——气、固——液、液——气的 过渡区域称为表面 固——固、液——液的过渡区域还是称为界 面 气体之间一般是均相体系，因此不存在界面
——指的是原子或分子沿着表面 做二维的迁移运动（教材P32）
第20页/共28页
第四节 涂层形成机制
一、涂层的内涵
① 广义：经过处理后的不同于基体 材料的表面层
② 狭义：由于外来成分通过渗透、 注入或涂覆在表面而形成的覆盖 层
③ 相近的概念：镀层、渗层、覆盖 层、膜等 第21页/共28页
第四节 涂层形成机制
材料表面工程基础
《材料表面工程基础》课后习题目录及答案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2.表面工程技术的目的和作用是什么3.为什么说表面工程是一个多学科的边缘学科4.为什么会造成表面原子的重组5.什么是实际表面什么是清洁表面什么是理想表面6.常用的材料表面处理预处理种类及方法有哪些7.热喷涂技术有什么特点8.热喷涂涂层的结构特点是什么其形成过程中经历了哪几个阶段9.简单分析热喷涂涂层的结合机理10.热喷涂只要有哪几种喷涂工艺各有什么特点11.热喷涂材料有哪几大类热喷涂技术在新型材料开发方面可以做什么工作12.镀层如何分类怎样选择使用13.金属电镀包括哪些基本步骤说明其物理意义。
14.电镀的基本原理15.共沉积合金的相特点有几种类型16.电刷镀的原理及特点是什么17.什么叫化学镀实现化学镀过程有什么方式。
18.与电镀相比，化学镀有何特点19.热浸镀的基本过程是什么控制步骤是什么其实质是什么20.形成热浸镀层应满足什么条件21.简述钢材热镀铝时扩散层的形成过程。
22.热镀铝的优缺点怎样23.表面淬火与常规淬火的区别：临界温度上移、奥氏体成分不均匀、晶粒细化、硬度高、耐磨性好、抗疲劳强度高。
24.表面淬火层组成：淬硬区、过渡区和心部区。
25.硬化层厚度的测定：金相法和硬度法。
26.喷丸强化技术原理、特点、应用范围。
27.感应加热淬火原理、涡流、集肤效应。
28.工件感应加热淬火的工艺流程。
29.各种表面淬火的特点和应用范围。
30.什么是表面工程表面工程技术的作用是什么31.金属离子电沉积的热力学条件是什么金属离子从水溶液中沉积的可能性取决于什么32.什么是热喷涂技术试简述热喷涂的特点。
33.热喷涂的涂层结构特点是什么其涂层与基体的结合机理是什么一般的等离子喷涂层不可能形成太厚的涂层，为什么而HVOF技术则可以获得10余毫米厚的超厚涂层，又是为什么34.化学镀的基本原理是什么有哪些特点35.材料表面工程技术是我校材料科学的学科优势之一你对于我校材料表面技术的发展有什么想法和建议36.材料表面耐腐蚀的技术有哪些我国规定煤矿系统的井筒井架、电力塔架、广播发射塔等必须要进行钢结构长效防腐处理。
表面工程学
名词解释：1、表面工程学：为满足特定的工程要求，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、理想表面:是一种想象的平面，在无限晶体中插进一个平面，将其分为两部分后所形成的平面，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线晶体一样。
3、洁净表面：虽然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。
4、清洁表面：一般指零件经过清洗（脱脂、浸蚀等）以后的表面。
5、TLK模型：基本思想是在温度相当于0K时，表面原子结构呈静态。
表面原子层可以认为是理想的平面，其中的原子作完整二维周期性排列，且不存在缺陷和杂质。
当温度从0K升到T时，由于原子的热运动，晶体表面将产生低晶面指数的平台、一定密度的单分子或原子高度的台阶、单分子或原子尺度的扭折以及表面吸附的单原子及表面空位等。
6、固体表面的吸附包括物理吸附和化学吸附。
吸附是固体表面最重要的性质之一。
7、莱宾杰尔效应：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。
8、润湿：液体在固体表面铺展的现象。
9、脱脂的方法：化学脱脂、有机溶剂脱脂、水剂脱脂、电化学脱脂。
10、表面淬火技术：采用特定的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，然后使其快速冷却并发生马氏体变化，形成表面强化层的工艺过程。
11、受控喷丸：是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、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。
12、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。
13、电镀：是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其他惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。
14、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。
《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。
材料表面工程复习大纲
材料表面工程复习大纲一、绪论1、表面工程技术：是利用各种物理、化学和机械的方法，改变基材表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况而使其具有某种特殊性能，从而满足特定的使用要求的技术。
2、表面工程技术是表面工程学的核心和实质，其内涵为：①表面涂镀技术；②表面薄膜技术；③表面改性技术；④复合表面工程技术。
3、零件在服役过程中，主要失效的形式为：腐蚀、磨损、疲劳、断裂。
二、固体表面的物理化学特征1、界面指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，或两种不同相之间的交界区称为界面。
若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。
2、固体材料的界面有三种：表面、晶界和相界。
3、实际表面？清洁表面？理想表面？实际表面：一是所谓“内表面层”，它包括基体材料和加工硬化层；另一部分是所谓“外表面层”，它包括吸附层、氧化层等。
清洁表面：清洁表面是经过特殊处理（即保证组成上的确定性）后，保持在超高真空下的表面（即保证表面不随时间而改变）。
理想表面：是一种理论上的结构完整的二维点阵平面。
4、理想表面的前提条件：忽略了晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响；忽略了表面原子的热运动、热扩散和热缺陷等；忽略了外界对表面的物理化学作用等。
5、清洁表面偏离三维周期性结构的主要特征应该是：表面台阶、表面弛豫、表面重构。
6、台阶表面：台阶表面不是一个平面，它是由有规则的或不规则的台阶所组成。
7、最常见的表面重构有两种类型：缺列型重构和重组型重构。
8、表面粗糙度：指加工表面上具有的较小间距的波峰和波谷所组成的微观几何形状误差，也称微观粗糙度。
表面粗糙度主要是由加工过程中刀具与工件表面间的摩擦、切削分离工件表面层材料的塑性变形、工艺系统的高频振动以及刀尖轮廓痕迹等原因形成。
9、残余应力按其作用范围分为：宏观内应力和微观内应力两类。
宏观内应力：由于材料各部分变形不均匀而造成的宏观范围内的内应力。
表面工程学要点
第一章绪论第二章第一节：表面工程学的定义与内涵1.1、表面工程技术发展概况磨损、腐蚀、断裂是机械零件工程构建的三大主要破坏形式。
前二者造成经济损失占很大比重。
腐蚀和磨损均是发生于机件表面的材料流失过程，其他形式的失效过程有许多也是从表面开始促进了表面工程学的发展与形成延缓和控制表面破坏1.2、表面工程学的定义表面工程学围绕腐蚀、摩擦与磨损和功能特性（声，光，磁，电的转换）三大因素，成为80年代后期重点发展的关键技术之一，形成表面工程学。
定义:为满足特定的工程需求，使材料表面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。
1.3、表面工程学的内涵提高耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化性能、装饰性，或具有特殊功能（如电性能、磁性能和光电性能等）能够在材料表面加工或制作各种功能结构元器件的有关技术。
如光刻技术、离子刻蚀技术等即借助各种手段在材料表面合成新材料的技术，如纳米粒子制备过程中的表面工程技术、离子注入等快速成型制造内涵扩展经过内涵扩展以后的表面工程技术，由单纯的表面改性扩展到表面加工和合成新材料等领域，涵盖材料科学、物理、化学、冶金、机械、电子与生物等领域，成为新型的、名副其实的交叉学科。
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，所涉及的工艺方法数以百计，各具特点表面工程的特点与意义1）作用于表面，对基材组织与性能影响不大；2）采用表面技术替代整体合金化；3）兼有装饰和防护功能；4）化学气相沉积，物理气相沉积，掩模，光刻等表面薄膜沉积技术和表面细微加工是制造大规模集成电路的基础；5）生成型制造法是以表面加工为基础；6）可以在表面制备整体合金化难以做到的特殊性能合金。
第三节表面工程技术的分类按学科特点：利用外来元素与基材元素相混合，形成成分不同于基材和添加材料的表面新材料。
1）表面合金化技术喷焊、堆焊、离子注入、激光熔覆、热渗镀。
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。
表面工程复习资料
表面热处理及化学热处理3.1 表面热处理定义：仅对材料的表面加热、冷却，而不改变其成分的热处理工艺，称表面热处理。
3.1.1 表面淬火技术的原理和特点一、表面淬火技术的定义与分类（1）定义：采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）之上，快速冷却，发生马氏体相变，形成表面强化层的工艺，称表面淬火技术。
（2）分类：根据热源不同，可分为：感应加热火焰加热激光加热电子束加热·Ac1：钢加热时，开始形成奥氏体的温度。
·Ac3：亚共析钢加热时，所有铁素体都转变为奥氏体的温度（3）适用范围1.碳含量在0.35%—1.20%的中、高碳钢；2.基体相当于中碳钢的普通灰铁、球铁、可锻铸铁、合金铸铁；3.中碳钢与球铁最适合。
中碳钢最适合表面淬火的原因①中碳钢经预先热处理（正火或调质）后进行表面淬火，不但心部有较高综合力学性能，且表面有较高硬度和耐磨性；②高碳钢表面淬火后，表面硬度和耐磨性虽高，但心部塑性与韧性较低；③低碳钢表面强化效果不显著。
二、表面淬火技术与常规淬火技术的区别①加热速度高，钢的相变点温度大幅度提高；②加热速度高，奥氏体晶粒及亚结构显著细化；③加热速度很高时，钢产生无扩散奥氏体相变；④冷速快，硬度高；⑤热源能量密度越高，加热速度越快，硬度越高；⑥加热速度高，渗碳体难以充分溶解，奥氏体成分不均匀，显微硬度不均匀；⑦需预先热处理，使碳化物或自由铁素体均匀、细小分布。
三、表面淬火层的组织与性能1、组织沿试样横截面分三个区：淬硬区、过渡区、心部（1）淬硬区：全部马氏体（2）过渡区：马氏体+自由铁素体（3）心部：原始组织2、表面淬火层的性能①硬度比普通淬火工艺高2-5HRC；②耐磨性比普通淬火好；③提高轴类零件的疲劳强度；④缺口敏感性下降。
3.1.2 感应加热表面热处理（1）原理：工件放在有足够功率输出的感应线圈中，在高频交流磁场作用下，产生很大感应电流，由于集肤效应而集中分布于工件表面，使受热区迅速加热到钢的相变临界温度之上，然后在冷却介质中快速冷却，使工件表层获得马氏体。
材料表面工程技术基础理论
金属材料抵抗磨损 的能力称为耐磨性， 是由材料成分、硬 度、组织结构及形 态等因素决定的。
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影响金属材料耐磨性的因素： 晶体结构和晶体互溶性 密排六方晶格的金属具有低摩擦系
数，磨损率也低；冶金上互溶性差（指晶格类型、晶格常 数、电子密度及电化学性能相差较大）的一对金属摩擦副 可获得低摩擦系数和低磨损率，如铜铅合金。 温度升高，金属的硬度下降，且互溶性增强，摩擦加剧； 温度升高导致氧化速度加剧也可影响磨损性能。 一般来说，在真空条件下，磨损严重。因为大气可在较短 时间内在洁净表面形成一定厚度的氧化膜，从而有防止粘 着的作用。 此外在摩擦副间添加润滑剂，也是减小磨损的有效方法。
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电化学腐蚀产生的原因是不 同金属之间或合金中的不同 相之间电极电位不同，存在 电位差，当存在电解质溶液 时便在金属表面形成了原电 池，电位低的部分（阳极） 被腐蚀，电位高的部分（阴 极）被保护，不同金属之间 或合金中的电位差越大、原 电池效应越明显，腐蚀速度 越快。
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从上述原理可以看出，金属零件发生电化学 腐蚀的基本条件是： 零件是由二种不同金属组成，或使用的合金中 不同区域或不同相的电极电位不同。 不同电极电位的部分彼此是非绝缘的，可以有 电子的流动。 有电解质存在。
如在H2S04溶液贮槽中采用衬金属铅和陶瓷材料；在建户外 结构时，在强度允许的情况下，使用铝及铝合金，因为铝在 一般空气中不易腐蚀，表面有一层氧化膜保护层；
不锈钢是工程中最常用的耐蚀材料。
在不锈钢中含有大量的合金元素铬、镍，一方面铬有助于在 金属表面生成钝化膜，并能提高钢基体的电极电位，减小电 位差，提高钢的耐腐蚀性能； 另一方面在不锈钢中加入铬 或镍有助于获得单相奥氏体组织或铁素体组织，消除了电位 差，避免出现原电池，提高了钢的耐蚀性。
材料表面工程技术课件
功能材料表面改性实例
高分子材料表面改性
通过化学或物理方法，改变高分子材料的表面能、极性和 润湿性，提高其与其它材料的粘结性和相容性。
石墨烯表面修饰
通过化学反应，在石墨烯表面引入官能团或其它基团，改 变其物理和化学性质，实现其在传感器、电池等领域的应 用。
通过电解作用在材料表面附着一层金属膜的技术
详细描述
电镀技术利用电解原理，在材料表面附着一层金属膜，以提高材料的耐腐蚀性 、耐磨性和装饰性。电镀技术广泛应用于汽车、电子、建筑和航空航天等领域 。
化学镀技术
总结词
通过化学反应在材料表面沉积金属或合金的技术
详细描述
化学镀技术利用化学反应在材料表面沉积一层金属或合金，以提高材料的耐腐蚀 性、耐磨性和导电性。化学镀技术广泛应用于电子、生物医学和装饰等领域。
生物材料表面改性
通过物理或化学方法，改变生物材料的表面性质，使其具 有更好的生物相容性和功能性，如组织工程、药物传递和 生物检测等领域的应用。
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材料表面工程技术展望
新材料表面工程技术的发展趋势
纳米表面工程技术
利用纳米技术提高材料表 面的耐磨、耐腐蚀和抗疲 劳等性能，满足高精度、 高性能的应用需求。
化学气相沉积技术
总结词
通过化学反应将气态物质转化为固态物质沉积在材料表面的技术
详细描述
化学气相沉积技术利用化学反应将气态物质转化为固态物质，并沉积在材料表面，形成一层薄膜。化 学气相沉积技术广泛应用于电子、光学和生物医学等领域。
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材料表面改性技术
表面合金化技术
表面合金化技术是通过在材料表面添加合金元素，改变材料表面的成分和结构，从 而提高材料表面的性能。