表面工程应用实例
表面工程技术的应用实例
表面工程技术的应用实例
表面工程技术是一种用于改善材料表面性能的科学技术,可以通
过处理材料表面来增强其机械、电气、热学和光学性能。
以下是一些表面工程技术的应用实例:
1. 汽车制造:汽车外壳、轮胎、刹车盘等部件的表面涂层使用表面工程技术来增强其抗磨损、防水、防火和防滑性能。
2. 电子产品制造:电子产品如手机、电脑、电视等设备的外壳和使用塑料、金属等材料制成。
表面工程技术可以改善这些材料表面的摩擦系数、反光性、抗指纹等性能。
3. 建筑和室内设计:建筑和室内设计中使用的表面工程技术包
括石材、玻璃、金属、陶瓷等材料的表面处理。
这些表面材料可以提供更好的触感、视觉和触感体验。
4. 包装和储藏:包装材料如纸板、塑料等的表面涂层可以防腐蚀、防水、防潮、防紫外线等。
表面工程技术还可以改善包装物品的运输和储存性能。
5. 环境保护:表面工程技术可以通过处理污染物来改善材料表
面的环境友好性,减少污染排放。
例如,表面修复技术可以通过修复污
染表面的损伤,使其恢复美观和性能。
表面工程技术在许多领域都有广泛的应用,可以改善材料的性能、减少成本、提高效率和改善用户体验。
表面工程技术及其应用
2) 德国大众从1941年开始再制造，到2004年已再制造发动机 748万台，变速器240万台。
3) 以色列将一台价值200万美元废旧波音747客机再制造成货机 后，售价达到8000万美元。
表面工程技术的发展
1. 传统的表面工程技术：表面热处理、表面渗碳及油漆技术。
1) 秦兵马俑宝剑表面是采用铬盐氧化工艺处理；“唐三彩”及 “景泰蓝”的处理工艺。
2) 高分子涂装技术：50年代油性涂料、天然树脂涂料→合成树 脂→水系涂料。
3) 传统的表面淬火：火焰加热→高频加热→激光束、电子束淬 火。
广州电视塔
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表面工程技术的应用—铁路交通
和谐号高速列车
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表面工程技术的应用—钻井平台
深水半潜式钻井平台COSLINNOVATOR(2011.10)
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表面工程技术的应用—舰船
辽宁舰航母
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表面工程技术的应用—舰船
辽宁舰航母
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表面工程技术在船舶机械零件中的应用
表面工程技术在柴油机气阀中的应用。 表面工程技术在曲轴等轴类零件中的应用。 表面工程技术在柴油机气缸盖阀座中的应用。 表面工程技术在尾轴耐磨衬套中的应用。 表面工程技术在柴油机燃烧室中的应用。 表面工程技术在船舶钢构件防腐中的应用。 表面工程技术在巴氏合金薄壁轴瓦中的应用。 表面工程技术在船舶其它机械零件中的应用。
2. 表面工程的学科体内容： 表面工程基础理论； 表面工程技术及复合表面技术； 表面加工技术； 表面质量检测与控制； 表面工程技术设计等。 3. 表面工程基础理论：表面失效分析、表面摩擦与磨损、表面腐蚀与
表面工程学
表面工程学表面工程学概论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。
对于机械零件，表面工程主要用于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，以保证现代机械在高速、高温、高压、重载以及强腐蚀性介质工况下可靠而持续地运行；对于电子电器元件，表面工程主要用于提高元件表面的电、磁、声、光等特殊物理性能，以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；对于机电产品的包装及工艺品，表面工程主要用于提高表面的耐腐蚀性和美观性，以实现机电产品优异性能、艺术造型与绚丽外面的完美结合；对生物医学材料，表面工程主要用于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，以保证患者的健康并提高生活质量。
表面工程中的各项表面技术已应用于各类机电产品中，可以说，没有表面工程，就没有现代机电产品。
表面工程是现代制造技术的重要组成部分，是维修与再制造的基本手段。
表面工程对节能、节材、保护环境、支持社会可持续发展发挥重要的作用。
专家们语言，表面工程将成为21世纪工业发展的关键技术之一。
表面工程已成为从事机电产品设计、制造、维修、再制造工程技术人员必备的在知识，成为机电产品不断创新的知识源泉。
表面工程的内涵及功能“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。
”由此可见，表面工程的处理对象是金属或非金属的固态表面，获得所需表面性能的基本途径是改变固态表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况。
之所以称表面工程是一项系统工程是因为表面工程是以表面科学为理论基础，以表面和界面为研究对象，首先把相互依存、相互分工的零件基体与零件表面构成了一个系统，同时又综合了失效分析、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等多项内容。
工程施工技术正面案例
工程施工技术正面案例随着我国经济的快速发展，建筑领域的需求也在不断增加，工程施工技术作为建筑领域的重要组成部分，扮演着重要的角色。
在工程施工技术的实践中，不断涌现出各类正面案例，这些案例不仅展示了工程施工技术的先进性和实用性，也为建筑行业的发展提供了有益的借鉴和参考。
本文将针对一些工程施工技术正面案例进行深入分析和探讨。
一、大跨度钢桁架施工技术大跨度钢桁架在建筑结构中应用广泛，其施工难度较大，而且需要具备较高的技术水平和丰富的施工经验。
通过科学合理的工程施工技术，可以有效地提高工程施工质量和效率，降低施工成本。
以某大型跨度钢桁架项目为例，该项目总长度超过300米，横跨一条江河，项目涉及到大量的钢结构制作、吊装、焊接等工作。
为了实现工程施工中的快速、安全、高效，团队采用了先进的钢构件预装预拼技术，提前将各种形状和尺寸的钢构件拼装在地面上，然后通过船只或卡车运输到施工现场，最后再进行组装和安装。
通过这种工程施工技术，不仅极大地缩短了施工周期，还大大减少了施工现场的施工难度和风险。
二、模块化建筑技术模块化建筑技术是近年来新兴的建筑施工技术，其核心理念是将建筑结构划分成多个功能性模块，在工厂内进行预制和组装，最后再运到施工现场进行安装。
相比传统的现场施工，模块化建筑技术具有施工速度快、质量稳定、精度高等优点。
以某高层建筑项目为例，项目总高度约300米，采用了模块化建筑技术，将整个建筑结构划分成多个模块，在工厂内进行预制和装配，然后通过吊车或塔吊运输到施工现场，最终再进行组装和安装。
通过这种工程施工技术，工程周期缩短了40%，施工质量得到了明显提升，同时还减少了施工现场的噪音和污染。
三、BIM技术在工程施工中的应用BIM(Building Information Modeling)技术是一种集成化的数字化设计和管理工具，可以模拟建筑物的结构、功能和运行情况。
在工程施工中引入BIM技术，可以实现对建筑物结构、安全、材料、设备等方面进行全面监控和管理，提高工程施工的效率和质量。
纳米表面工程
纳米复合材料在高温环境下仍能保持优良的性能 ，适用于高温和高负荷的场合。
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独特的电磁性能
纳米复合材料可以具有特殊的电磁性能，如导电 、绝缘、磁性等，广泛应用于电子、通信和磁学 等领域。
纳米光电器件
提高光电转换效率
在光电器件中引入纳米结 构，可以改善光吸收、光 散射和光电转换效率，提 高器件性能。
实现超快响应速度
纳米光电器件具有极快的 响应速度，适用于高速光 电信号处理和通信系统。
降低能耗
通过优化纳米光电器件的 能效设计，可以实现更低 的能耗，延长设备使用寿 命。
生物医学应用
生物传感器和诊断试剂
利用纳米材料独特的生物相容性和生物活性，可以开发出高灵敏 度和特异性的生物传感器和诊断试剂。
药物传递和基因治疗
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溶胶凝胶技术
溶胶凝胶技术是一种基于溶液的制备方法，通过控制溶液 中的化学反应条件，可以制备出各种纳米颗粒和薄膜，广 泛应用于陶瓷、玻璃、金属等领域。
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CATALOGUE
纳米表面工程的应用实例
纳米涂层
增强的耐磨性和耐腐蚀性
01
通过在材料表面形成纳米级的涂层，可以显著提高材料的耐磨
性和耐腐蚀性，延长使用寿命。
纳米表面工程的制造技术
物理气相沉积技术
物理 真空蒸发、溅射、离子注入等方法，可用于制备各种纳米 材料和涂层。
化学气相沉积技术
化学气相沉积技术也是一种重要的纳米表面工程技术，通 过控制化学反应条件和反应过程，可以制备出具有特定结 构和性能的纳米材料和涂层。
纳米表面工程可以用于药物传递和基因治疗，实现药物的精准释放 和基因的有效转染，提高治疗效果并降低副作用。
激光表面工程技术及应用实例
激光表面工程技术及应用实例
文 | 常晓惠 河北共晶激光技术有限公司
一、激光表面工程技术
激光表面工程技术是将现代物理学、材料学、 计算机学等先进技术成果和知识综合起来的一项高 新技术，既能实现金属材料的表面强化，又可对材 料表面进行熔覆修复，使低等级材料高性能化，达 到零部件低成本与工作表面高性能的最佳结合。该
3 0 卫星应用 2019 年第 12 期
激光表面相变硬化技术应用案例 齿条激光表面相变硬化
油机械钻杆接头螺纹 激光表面相变硬化
制药冲盘表面激光表面 相变硬化
小模数齿环激光表面相 变硬化
压铸机柱塞头激光表面 相变硬化
轧辊激光表面相变硬化
综合应用 Comprehensive Applications
激光熔覆再制造技术应用案例
产品名称：机车曲轴 修复情况：恢复原有尺寸， 经 修 复 装 机， 机 组 启 动 运 行良好
产品名称：汽轮机叶片 修 复 情 况： 激 光 熔 覆 后， 恢复原有尺寸精度
三、激光熔覆再制造技术
1．基本原理
激光熔覆再制造技术是利用高功率激光束经光 学元件聚焦得到极高的能量密度，瞬间将基体表面 熔化，同时使预置或与激光束同步自动送至基体表 面的合金粉末完全熔化，获得与基体冶金结合的致 密覆层。
二、激光表面相变硬化技术
1．基本原理 以高能量（103 ～ 105W/cm2）的激光束快速扫 描工件，被扫描的部分以极快的速度升高到相变点 以上，随后自冷至马氏体点以下，组织转变为细晶
马氏体，从而实现表面相变硬化。 2．技术优势
与传统硬化技术相比，激光表面相变硬化技术 具有以下 7 个方面的优势：①激光表面相变硬化后 的硬度比传统手段要高 3 ～ 5 HRC；②激光加热和 冷却速度非常快，变形小；③可对局部、沟槽、内壁、 刃口等进行激光表面硬化，可加工形状复杂的零件； ④相变硬化层组织细密，位错密度高，耐磨性更好； ⑤几乎不破坏表面粗糙度，采用防氧化保护薄涂层； ⑥不需要加热和冷却介质，无污染，清洁环保，效 果好；⑦加工过程采用计算机控制，质量可靠、效 率高。
材料表面工程技术的研究与应用
材料表面工程技术的研究与应用随着社会的不断发展和科技的不断进步，各行各业都对材料的性能要求越来越高。
而随着材料与科技的快速发展，材料的表面工程技术也得到了广泛的应用。
材料表面工程技术主要是指对材料表面进行改良和处理，以提高材料的耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性等性能，从而提高材料的使用寿命以及降低整体使用成本。
一、材料表面工程技术的种类材料表面工程技术包括各种方法，比如离子注入、化学沉积、物理气相沉积、溅射、电解沉积和喷涂等物理和化学处理方式。
不同的材料和不同的表面条件需要不同的处理方法。
比如，喷涂是可以用于大面积区域处理的方法，可以增加防护层来提高材料的耐用性;电解沉积则可以用于小尺寸和具有高精度的细节部分。
二、材料表面工程技术的应用材料表面工程技术应用广泛，主要应用于以下几个领域：1.航空航天领域在航空航天领域，材料的耐用性和抗氧化性是非常重要的。
许多航空航天组件要经常受到高速飞行、极端温度和压力等环境的考验，因此对材料的表面处理成为重中之重。
材料表面工程技术有助于增加组件的寿命和可靠性。
2.汽车工业在汽车工业中，汽车零部件的表面处理也非常重要。
因为汽车结构复杂，需要各种不同种类的组件。
同时，汽车也需要经受各种极端环境的考验，如沿海地区的腐蚀、高温和低温等。
因此，汽车零部件的表面处理无论是在机械方面还是在外观上都有很多要求。
3.化工领域在化工领域，物料需要在高温、高压和高腐蚀环境下工作。
因此，对设备表面的保护也非常重要。
表面工程技术可以帮助化学工艺设备抵御腐蚀，提高设备的使用寿命。
三、材料表面工程技术的未来未来的研究和发展趋势指向更高效和可持续的材料表面处理。
未来的目标是将成本和性能进行均衡，从而使表面工程成为更实用的处理方式。
为此，表面工程材料的发展趋势主要体现在以下方面：1.发展更环保的工艺随着环保意识的提高，未来的表面处理工艺要尽可能减少化学废物的排放，减少对环境的损害。
未来或许可以采用更环保、更可持续的方法。
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。
03
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。
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表面工程应用实例
[例51] 激光熔覆技术在油田注水泵零部件再制造中的应用
激光熔覆技术是以激光作为热源，用不同的添料方式在被熔覆的基体上放置所选择的涂层材料，经过激光照射使之与基体表层同时熔化，并快速凝固后形成稀释率极低、与基体材料形成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化能力及电气特性的工艺技术。
该技术具有稀释率小、熔覆厚度可控、热影响区小、工作距离大、工艺实施方便、工艺可控性强的特点。
油田注水泵的柱塞和阀座等部件在腐蚀、磨蚀的介质环境下容易发生点蚀、磨粒磨损、冲蚀磨损和疲劳失效，导致其使用寿命较短。
一般柱塞的使用寿命只有15~30 d，阀座的使用寿命只有7~20 d。
利用激光熔覆技术在旧柱塞及旧阀座的表面再制造一层耐磨、耐腐蚀合金，有效解决了柱塞和阀座的腐蚀、磨蚀问题，可显著提高其使用寿命（见表1）。
激光熔覆技术用于油田注水泵零部件的再制造成效显著，再制造零部件各项性能指标满足需要，对降低油田注水泵故障率、延长配件寿命、降低维修费用具有重要作用。
2016年以来，长庆油田注水泵零部件再制造1 800余件，节约资金200余万元，再制造部件寿命是旧品的1.5倍以上，维修费用大幅下降。
表1 柱塞和阀座再制造前后性能对比
零部件
HRC (中性盐雾试验) d HRC (中性盐雾试验) d
h，五级 15–30 55–58 336
h，一级 30–60 柱塞 50–53 96
h，一级 25–45
h，五级 7–20 48–50 288 阀座 43–45 192
图1 再制造前的柱塞图2 激光熔覆中的柱塞图3 再制造后的柱塞
图4 再制造前的阀座图5 激光熔覆中的阀座图6 再制造后的阀座
长庆油田公司设备管理处吉效科供稿。