材料表面工程-概述

材料表面工程技术期中测试题

材料表面工程技术期中测试题 姓名： 一、名词解释 1.溅射镀膜： 2.分子束外延： 3.激光合金化技术： 4.物理气相沉积： 5.真空蒸镀： 6.热喷涂工艺： 7.气相沉积： 8.合金电镀： 9.腐蚀：10.电镀：11.堆焊：12.化学转化膜：13.表面工程技术： 14.磨损：15.极化：16.钝化：17.表面淬火：18.喷丸强化：19.热扩渗：20.热喷涂：21.热喷焊：22.电镀：23.化学镀： 二、填空题 1.钢件渗碳后，表面为（）钢，心部仍保持（）状态。再通过（）及（）工艺，可使渗碳件具有表面硬度高，耐磨损，心部硬度低，塑性和韧性好的特点。 2.感应加热表面淬火的原理是利用感应电流的（），（）和（）。 3. （）、（）和（）是衡量气体渗碳件是否合格的三大主要性能指标，它们基本决定了渗碳件的综合力学性能。 4.热喷涂时，熔滴撞击基材后扩展成（），撞击时的高能量有助于熔滴的扩展，但会因为（）和（）而停止扩展，并凝固成一种（）结构。 5.热扩渗时，渗剂元素原子扩散的机理主要有（）、（）和（）三种。 6.腐蚀按材料腐蚀原理分为（）和（）两种。 7.热喷涂时，当熔滴撞击基体并快速冷却凝固时，颗粒内部会产生（），而在基体表面产生（）。喷涂完成后，涂层内部残余应力大小与 （）成正比。 8.磨损分为（）、（）、（）、（）微动磨损、冲蚀（包括气蚀）磨损高温磨损。 9.离子镀膜是（）与（）相结合的一种镀膜工艺。 10.常用的热喷涂工艺方法有（）、（）和（）。

三、简答题 1．表面淬火技术与常规淬火技术有何区别？ 2．简述复合镀的原理和需要满足的基本条件？ 3．最基本的金属腐蚀的主要形式和金属材料腐蚀控制及防护方法？4．简述热喷涂涂层的形成过程。 5.简述离子镀膜的特点？ 7．简述CVD的沉积条件？ 8．简述等离子体热扩渗与普通气体热扩渗技术相比都有哪些基本特点？ 9.简述离子镀膜的特点？ 10.简述形成热扩渗层的基本条件？ 11.简述热扩渗层的形成机理？ 12.简述化学镀的原理与特点. 四、论述题 1.试述常用的热喷涂工艺方法及其基本特点? 2.试述热喷涂涂层结合的三种机理? 3.试述表面淬火和化学热处理的概念及区别？ 4.试述什么是堆焊？堆焊层有哪些特点？ 5.试述堆焊与一般焊接的区别及特性？ 6.试述物理与化学气相沉积原理，特点及分类? 7.试述几种典型表面淬火工艺及特点？

汽车工程材料复习提纲

●工程材料的定义，按化学组成分为哪几类？ ●什么是汽车运行材料，主要包括哪几种? 车辆运行过程中，使用周期较短，消耗费用较大，对车辆使用性能有较大影响的一些非金属材料。 车用燃料（汽油、柴油、替代燃料） 车用润滑油料（发动机润滑油、车辆齿轮油、车用润滑脂） 车用工作液（液力传动油、汽车制动液、液压系统用油、发动机冷却液、空调制冷剂、风窗玻璃清洗液）汽车轮胎 ●汽油（主要性能指标、规格牌号，选用原则） 汽油是由碳原子数5-11的烃类混合物按使用需要加入各种添加剂而成。 蒸发性。抗爆性。安定性。防腐性。清洁性。 规格牌号以汽油的抗爆性（辛烷值）表示的。牌号越大，辛烷值越高，抗爆性越好。抗爆性100：异辛烷（C8H18）抗爆性0：正庚烷（C7H16）比例混合0-100. RON研究法辛烷值，有：90、93、95、97等几个牌号。 选用原则：应根据汽车使用说明书推荐的牌号，结合汽车的使用条件，以发动机不发生爆燃为前提。发动机的压缩比是选择汽油牌号的主要依据。压缩比越大，汽油的牌号越高。在不发生爆燃的情况下，应尽量选择底牌号汽油。若辛烷值过低，就会使发动机产生爆燃；如果辛烷值过高，不仅经济浪费，还会因高辛烷值汽油着火慢，燃烧时间长而使热功转换不充分，同时还会因排放废气温度过高而烧坏排气门或排气门座。 1)根据发动机压缩比进行抗爆性的选择，压缩比越大，汽油的牌号越高 2)装有催化转换器和氧传感器的汽车选择含铅量低的汽油 3)区分季节选择汽油的蒸发性，冬季应选择蒸气压较大的汽油，夏季应选择蒸气压较小的汽油 ●柴油（主要性能指标、规格牌号，选用原则） 汽车所用轻柴油是指原油蒸馏时继汽油、煤油后蒸出的沸点为200-350*C的碳氢化合物。 主要指标：低温流动性、黏度、燃烧性能、蒸发性、防腐性和清洁性。 1、良好的燃烧性(十六烷值) 2、良好的低温流动性 3、良好的雾化和蒸发性 4、良好的安定性 5、对机件等无腐蚀性 6、柴油本身的清洁性 柴油分为轻柴油和重柴油。轻柴油，高速柴油机，重柴油，中低速柴油机。 轻柴油按质量分为优级品、一级品和合格品。主要按凝固点划分柴油牌号，北方偏低，南方偏高。每个等级的柴油按凝点分为10、5、0、-10、-20、-35、-50号7种。10号：凝点不高于10*C。 选用原则：主要依据使用地区月风险率为10%的最低气温，月中最低气温低于该值的概率为0.1. 柴油凝点应比该最低气温低4-6*C。不同牌号柴油可搀兑使用，以改变其凝点。 ●其他替代燃料有发展前景的替代燃料： 醇类（甲醇、乙醇）天然气电能液化石油气、氢气 ●柴油机与汽油机的区别 柴油机与汽油机比，具有耗油量低，能量利用率高，废气排量小，工作可靠性好，功率使用范围宽等优点。 汽油机和柴油机是目前广泛应用在工农业生产和交通运输部门的热机。它们的区别主要在于压缩比、点火方式、所用燃料及用途。 1.压缩比是指活塞在气缸中运动时，气缸中出现气体的最大体积和最小体积之比。活塞在最低点时气缸中气体体 积最大，活塞在最高点时气缸中气体体积最小，前者叫气缸总容积，后者叫气缸燃烧室容积。压缩比规定为 压缩比＝汽缸总容积／燃烧室容积 压缩比是内燃机的重要指标，压缩比越大，其压强越大，温度越高。汽油机的压缩比为4～6。柴油机的压缩比为15～18。从理论上讲，压缩比越大，效率越高。但因为气缸受材料强度的限制，而且气缸内工质的温度不能超过燃料的燃点，所以压缩比不能太大。 2.它们的点火方式不同，汽油机是把吸入气缸的汽油蒸汽与空气混合、加压，然后用火花塞点火。柴油机是由喷油

(完整版)设计材料及加工工艺整理

设计材料及加工工艺（章节总结）

第一章概论 1.1 设计与材料纵观人类的进化史，与人类的生活和社会发展密不可分的有很多因素，其中材料的的开发、使用和完善就是其中之一。 材料是人类生产各种所需产品和生活中不可缺少的物质基础。可以说我们生活的周围任何物品都离开材料。材料科学的发展，使产品形态产生了根本变化，材料的发展，更是推动了人们生活的进步。 1.2 产品造型设计的物质基础材料在产品造型设计中，是用以构成产品造型，不依赖于人的意识而客观存在的物质，所以材料是工业造型设计的物质基础。 工艺：材料的成型工艺、加工工艺和表面处理工艺。是人类认识、利用和改造材料并实现产品造型的技术手段。 材料与工艺是设计的物质技术条件，与产品的功能、形态构成了产品设计的三大要素。而产品的功能和造型的实现都建立在材料和工艺上。 1.3 材料设计 1.材料设计的内容 产品造型中的材料设计，以“物—人—环境的材料系统为对象，将材料的性能、使用、选择、制造、开发、废弃处理和环境保护啊看成一个整体，着重研究材料特性与人、社会、环境的协调关系，对材料的工学性，社会性、经济性、历史性、生理性、心理性和环境性等问题进行平衡和把握，积极评价各种材料在设计中的使用和审美价值，是材料的特性和产品的物理功能和犀利功能达到高度的和谐统一，是材料具有开发新产品和新功能的可行性，并从各种材料的质感中获取最完美的结合和表现，给人以自然，丰富、亲切的视觉和触觉的综合感受。产品造型的材料选择中，我们不仅要从材料本身的角度考虑材料的功能特性，还要考虑整个材料设计系统。 材料设计的方式出发点：原材料所具有的特性与产品所需性能之间的比较。 两种主要方式：（从产品的功能用途出发，思考如何选择和研制相应材料（从原料出发，思考 如何发挥材料的特性，开拓产品的新功能，甚至创造全新的产品。 材料与产品的匹配关系产品设计包含功能设计、形式设计，在产品设计中都要匹配。 材料性能的三个层次：核心部分是材料的固有性能；中间层次世人的感觉器官能直接感受的材料性能；外层是材料性能中能直接赋予视觉的表面性能。 产品功能设计所要求的是与核心部分的材料固有性能相匹配，而在产品设计中除了材料的形态之外，还必须考虑材料与使用者的触觉、视觉相匹配。 1.4 设计材料的分类 1.按材料的来源分类：①天然材料②技工材料③合成材料④复合材料⑤智能材料或应变材料按材料的物质结构分类：①金属材料②无机材料③有机材料④复合材料 按材料的形态分类：①线状材料②板状材料③块状材料 1.5 材料特性的基本特性 从材料特性包括：①材料的固有特性，即材料的物理化学特性②材料的派生特性，即材料的加工特性材料的感觉特性和经济特性。 特性的综合效应从某种角度讲决定着产品的基本特点。 1.5.1 材料特性的评价 材料特性的评价：①基础评价，即以单一因素评价②综合评价，即以组合因素进行评价。 1.5.2 材料的固有特性材料的固有特性是由材料本身的组成、机构所决定的，是指材料在使用条件下表现出来的性能，他受外界条件的制约。 1.5.3 材料的派生特性材料的派生特性包括材料的加工特性、材料的感觉特性、环境特性和材料的经济性。 第二章材料的工艺特性材料的工艺特性是指：材料适应各种工艺处理要求的能力，材料的工艺性包括材料的成型工艺、加工工艺和表面处理工艺。他是材料固有特性的综合反映，是决定材料能否进行加工或如何

材料表面工程技术练习题(答案)

材料表面工程技术练习题（答案） 一、解释名词 1.喷丸强化技术: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、疲劳强度和抗压力腐蚀能力的表面工程技术。 2.干法热浸渗:先将经常规方法脱脂除锈清洗后的清洁工件或钢材进行溶剂处理，干燥后再将工件浸入欲渗金属溶液中，保温数分钟后抽出，水冷。 3.粘结底层:某些材料能够在很宽的条件下喷涂并粘结在清洁、光滑的表面上，而且这类涂层表面粗糙度适中，对随后喷涂的其它涂层有良好的粘结作用。 4.溅射镀膜:用高能粒子轰击固体表面，通过能量传递，使固体的原子或分子逸出表面并沉积在基片或工件表面形成薄膜的方法。(在真空室中，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，然后在工件表面沉积的过程。) 5.分子束外延:在超高真空环境中，将薄膜诸组分元素的分子束流，直接喷到温度适宜的衬底表面上，在合适的条件下就能沉积出所需要的外延层。 6.激光合金化技术:激光合金化就是利用激光束将一种或多种合金元素快速熔入基体表面，从而使基体表层具有特定的合金成分的技术。换言之，它是一种利用激光改变金属或合金表面化学成分的技术。 7.物理气相沉积:在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子或使其粒子化为离子，直接沉积到基体表面上的方法。 8.真空蒸镀:在真空条件下，用加热蒸发的方法使镀料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。

9.热喷涂工艺:热喷涂是用专用设备把某种固体材料熔化并使其雾化,加速喷射到机件表面,形成一特制薄层,以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的一种工艺方法。 10.气相沉积:气相沉积技术也是一种在基体上形成一层功能膜的技术，它是利用气相之间的反应，在各种材料或制品表面沉积单层或多层薄膜，从而使材料或制品获得所需的各种优异性能。 气相沉积技术一般可分为两大类:物理气相沉积(pvd)和化学气相沉积(cvd)。 11.合金电镀:在一个镀槽中，同时沉积含有两种或两种以上金属元素镀层称为合金电镀。 12.腐蚀:材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏。 13.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。 14.堆焊:在零件表面熔敷上一层耐磨、耐蚀、耐热等具有特殊性能合金层的技术。 15.离子镀膜:真空蒸发镀膜:在真空室内，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到固体(基片/基板/衬底、工件)表面，凝结形成固态薄膜的方法。 16.化学转化膜:通过化学或电化学方法，使金属表面形成稳定的化合物膜层而不改变其金属外观(形状及几何尺寸)的一类技术。 17.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(或功能)的化学、物理方法与工艺。 18.表面能:严格意义上指材料表面的内能，包括原子的动能、原子间的势能以及原子中原子核和电子的动能和势能等。

产品设计的材料与工艺教学大纲

《产品设计的材料与工艺》教学大纲 课程编号：1072043 总学时：48 学分：3 开课对象：工业设计课程类别：专业选修课 课程英文译名：Material and technology of Product Design 一、课程性质与教学目标 （一）课程性质和基本目标 产品设计的材料与工艺是艺术设计专业的一门专业选修课，设计学科是一门艺术与科学交叉融合与应用性强的新学科，设计是人类的需求与目的、材料的工艺结构、技术的原理组合、造型的审美形式等重要因素构成的一个完整的系统，不可分割，相关的材料与工艺知识是设计的重要因素和基础。 本课程通过理论讲课和实践联系相结合的课程教学，使学生能理解常见的材料的性质及其加工手段，合理应用材料知识解决设计问题，在产品设计中能选择适当的材料和加工工艺，运用材料的属性体现产品所需要具备的特征。 （二）课程对能力素质培养的作用 让学生掌握与产品设计相关的各种常见材料的性能、加工、成型和表面处理技术；培养学生能够合理应用材料知识来解决设计问题，在产品设计中能选择适当的材料和加工工艺； 二、学时分配表 三、教学内容和基本要求 第一单元: 课程概述 基本要求: 了解本课程的基本内容、性质和学习方法，为更有效地学习后面的内容打下基础。 节序单元内容学时数

1·1 课程性质、学习目的、学习内容与学习方法 1 1·2 材料工艺与设计的关系 1 第二单元：金属材料及工艺 基本要求: 对金属材料及其加工工艺有一定的了解，并对设计中常用的金属材料有较好的掌握；结合设计实践，使学生在设计中对金属材料及其工艺选用有一定的体验。 节序单元学时数 2·1 金属材料概述、金属分类、一般性质 1 2·2 产品设计中常用金属 1 2·3 金属成型工艺 8 2·4 金属表面工艺 2 第三单元：陶瓷与玻璃及其工艺 基本要求: 能够在熟练掌握陶瓷、玻璃材料的性质与工艺的基础上，学会在设计实践中合理地选用玻璃、陶瓷材料。 节序单元内容学时数 3·1 陶瓷材料及其工艺 3 3·2 玻璃材料及其工艺 3 3·3 产品设计中陶瓷、玻璃产品应用的例子 2 第四单元：塑料橡胶及其工艺 基本要求: 使学生在熟练掌握塑料、橡胶的特性及工艺的基础上，学会在设计实践中科学选用塑料、橡胶及其工艺。 节序单元内容学时数 4·1 塑料概述 1 4·2 塑料的分类以及常见塑料 4 4·3 塑料成型工艺 4 4·4 塑料后期工艺 2 4·5 橡胶及其工艺 1 第五单元：木材以及木作工艺 基本要求:让学生在了解木材及竹子特性与工艺的基础上，使学生在设计中对木材及竹子材料及其工艺选用有一定的体验。 节序单元内容学时数 5·1 木材概述 1 5·2 常用木材 4 5·3 木材工艺 5 5·4 竹材工艺 1 第六单元：复合材料及其工艺 基本要求: 在熟练掌握符合材料特性及其工艺的基础上，学会如何科学选用各种复合材料及其相应工艺，并通过设计实践加强动手能力，进一步领悟设计选材的适应性原则。 节序单元内容学时数 6·1 复合材料概述 1 6·2 玻璃钢及碳纤维复合材料 1 第七单元：新材料及其工艺

表面工程论文.

21世纪表面工程发展概述 摘要：表面工程作为2l世纪工业发展的关键技术之一，是先进制造技术的重要组成部分，可为先进制造技术的发展提供技术支撑。表面工程具有广泛的功能性、潜在的创新性、环境的保护性、很强的实用性和巨大的增效性，因而受到各行各业的重视。近年来，表面工程已由传统表面工程向复合表面工程、纳米表面工程及表面工程的自动化发展；表面工程应用从对应磨损与腐蚀向抵抗疲劳与蠕变拓展；表面工程新的增长点正在信息技术、生物技术、纳米科技等前沿领域中萌生；表面工程产业化在航空、航天、新能源、新材料、环保与资源循环中得到迅速发展。

目录 摘要 (1) 第1章绪论 (2) 第2章面向绿色制造和节能降耗的表面工程 ..................... 错误！未定义书签。 2.1替代传统电镀铬的绿色镀膜技术.......................... 错误！未定义书签。 2.2闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术 (3) 2.3工程化超润滑复合碳膜技术 (4) 第3章设备维修与再制造中的表面工程 (4) 3.1纳米减摩自修复添加剂技术 (4) 3.2 纳米电刷镀技术 (4) 3.3热喷涂新技术 (5) 3.4激光表面强化技术 (5) 第4章极端环境下的表面工程 (5) 4.1核环境特种润滑涂层 (5) 4.2空间环境高性能润滑涂层 (6) 4.3空间原子氧效应防护涂层 (6) 第5章新能源中的表面工程 (6) 5.1 薄膜太阳能电池关键薄膜制备装备和技术 (6) 5.2太阳能集热选择性吸收薄膜制备装备和技术 (6) 5.3质子交换膜燃料电池金属双极板的表面改性 (6) 六、轻合金构件的表面工程 (7) 6.1纳米复合微弧氧化陶瓷层技术 (7) 6.2镁合金化学转化膜技术 (7) 6.3硅烷／稀土复合钝化剂技术 (7) 七、生物医学中的表面工程 (8) 7.1表面生物学特性的研究 (8) 7.2生物诱导-陛表面的构建 (8) 7.3多功能复合表面的构建 (8) 结论 (8) 参考文献 (9) 一、绪论 表面工程是表面预处理后，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，以获得所需表面性能的系统工程【1】。 表面工程的特色与优势主要表现在以下几个方面。①以高性能的表面与基体的配合获得更加优异的整体性能；②以较少的能源和材料获得比基体材料更高的

设计材料及加工工艺整理

设计材料及加工工艺 （章节总结） 第一章概论 设计与材料 纵观人类的进化史，与人类的生活和社会发展密不可分的有很多因素，其中材料的的开发、使用和完善就是其中之一。 材料是人类生产各种所需产品和生活中不可缺少的物质基础。可以说我们生活的周围任何物品都离开材料。 材料科学的发展，使产品形态产生了根本变化，材料的发展，更是推动了人们生活的进步。 产品造型设计的物质基础 材料在产品造型设计中，是用以构成产品造型，不依赖于人的意识而客观存在的物质，所以材料是工业造型设计的物质基础。 工艺：材料的成型工艺、加工工艺和表面处理工艺。是人类认识、利用和改造材料并实现产品造型的技术手段。 材料与工艺是设计的物质技术条件，与产品的功能、形态构成了产品设计的三大要素。而产品的功能和造型的实现都建立在材料和工艺上。 材料设计 1.材料设计的内容 产品造型中的材料设计，以“物—人—环境的材料系统为对象，将材料的性能、使用、选择、制造、开发、废弃处理和环境保护啊看成一个整体，着重研究材料特性与人、社会、环境的协调关系，对材料的工学性，社会性、经济性、历史性、

生理性、心理性和环境性等问题进行平衡和把握，积极评价各种材料在设计中的使用和审美价值，是材料的特性和产品的物理功能和犀利功能达到高度的和谐统一，是材料具有开发新产品和新功能的可行性，并从各种材料的质感中获取最完美的结合和表现，给人以自然，丰富、亲切的视觉和触觉的综合感受。 产品造型的材料选择中，我们不仅要从材料本身的角度考虑材料的功能特性，还要考虑整个材料设计系统。 材料设计的方式 出发点：原材料所具有的特性与产品所需性能之间的比较。 两种主要方式：(从产品的功能用途出发，思考如何选择和研制相应材料(从原料出发，思考如何发挥材料的特性，开拓产品的新功能，甚至创造全新的产品。 材料与产品的匹配关系 产品设计包含功能设计、形式设计，在产品设计中都要匹配。 材料性能的三个层次：核心部分是材料的固有性能；中间层次世人的感觉器官能直接感受的材料性能；外层是材料性能中能直接赋予视觉的表面性能。 产品功能设计所要求的是与核心部分的材料固有性能相匹配，而在产品设计中除了材料的形态之外，还必须考虑材料与使用者的触觉、视觉相匹配。 设计材料的分类 1.按材料的来源分类：①天然材料②技工材料③合成材料④复合材料⑤智能材料或应变材料 按材料的物质结构分类：①金属材料②无机材料③有机材料④复合材料 按材料的形态分类：①线状材料②板状材料③块状材料 材料特性的基本特性

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。一般的寿命要求30～50年。请

设计材料与工艺

《设计材料与工艺》课程教学大纲 一、课程目标与教学任务 在工业产品造型设计中，造型材料与加工技术和设计的关系十分密切。优秀的设计只有通过合适的材料和加工技术得以实现。通过本课程的学习，使学生全面了解常用材料的性能、加工工艺及其应用范围，能从经济、实用、美观等诸因素出发，合理选用各种不同的材料，了解具有良好前景的新材料、新工艺，了解材料表面加工工艺及面饰处理，为正确设计出能给人以物质和精神享受现代化工业产品打基础。 本课程的主要任务是培养学生 （1）了解常用材料的性能及其加工工艺； （2）产品设计中合理选择材料的能力。 （3）了解具有良好前景的新材料、新工艺。 （4）了解材料表面加工工艺及面饰处理工艺。 二、课程内容与基本要求 第一章：概论 主要内容：介绍本课程的学习方法，了解材料与设计关系、掌握材料的发展史以及设计材料的分类。 教学要求：了解设计材料的发展史、设计材料的分类。 重点难点：如何使学生了解学习材料的重要性，调动学习热情。 第二章：设计材料的一般性能 主要内容：了解设计材料的固有特性和设计材料的派生特性。 教学要求：了解性能的概念。 重点难点：性能在设计中的运用。 第三章：设计材料感觉特性的运用 课程英文名 Materials and Technique for Industrial Design 课程编号 B0102510 课程类别 专业课 课程性质 限选 学 分 2 总学时数 32 开课学院 数字媒体与艺术设计 开课教研室 艺术设计 面向专业 工业设计 开课学期 5 完成实现课程与毕业要求对应关系表中的能力要求 系统掌握本专业领域的基础理论知识

材料表面工程教案

材料表面工程教案 李远睿编写 重庆大学材料科学与工程学院 2005年4月 前言Foreword 金属材料表面工程学科是涉及范围较广的学科。总的目的是：在保证材料整体强度水平不降低的基础上设法应用不同的现代技术手段赋予材料表面各种所需要的性能。本课程在介绍了金属表面的有关基础知识后，结合国内外最新的资料和信息及老师的科研实践，分别讲解：表面准备、表面冷塑性变性强化、表面覆层强化，高能量密度表面强化与改性、表面淬火强化，化学热处理表面强化及表面特殊涂覆处理和表面复合处理技术等内容。由于在热处理工艺学中学习了表面淬火强化和化学热处理等方面的内容，则在本课程中不再详细讨论了。 一综述： 1．金属材料表面工程学的地位。 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。国内机械行业曾对114 个大型企业耗用材料的统计资料表明：钢铁材料占93.13%；有色金属占1.85%；非金属材料占5.2%。目前存在的主要问题是：材料消耗多、利用率低、质量欠稳定、制成的零部件或工程结构失效较早等。 2．机械零件失效的主要形式： a 塑性变形。原因是材料强度不足或过载使用； b 断裂。有韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂三种类型； c 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四类，各类磨损又可以细分为更具体的一些形式。 d 腐蚀。在环境及周围介质作用下，对金属材料及零件的腐蚀。

在以上四种失效形式中，磨损、疲劳和腐蚀占80%以上。由现代理化手段分析后证实：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。故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。 二表面强化技术的分类及概况。 1．分类。通常按表面强化技术的性质分类，可以分为： a化学热处理表面强化；b表面淬火强化；c表面覆层（化成处理覆层、覆衬、CVP、PVD薄膜和热浸渗）强化及装饰；d表面冷塑性变形强化；e表面复合强化；f表面高能量密度改性与强化。 2．各类表面强化的概况。 a 化学热处理表面强化。即用渗入原子在材料表层内扩散而形成人工内污染层，以改变表层的化学成分为先决条件，再进行不同处理后赋与表面和内部不同的组织，从而具有不同性能的表面强化方法。例如：钢的渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、热浸渗和渗金属等等。 b 表面淬火。不改变材料的化学成分，只是因表层相变而产生的强化方法称为表面淬火。例如：高频、中频和表面感应加热淬火、火焰加热表面淬火、电子束、激光（Laser）束加热表面淬火等。 c 表面冷塑性变形强化。在金属材料的再结晶温度之下，使其表层发生冷塑性变形后达到表层加工硬化，弥补其表面轻微脱碳和细小缺陷并形成表层残余压应力的强化方法称为表面冷塑性变形强化。其显著作用就是提高金属材料及其制品的高周疲劳寿命，且材料本身强度愈高，其表面强化效果愈显著。表面冷塑性变形强化的方法有：表面滚压、内孔挤压和表层喷丸强化。其中，喷丸强化用得最普遍。 d 表面覆层强化及装饰。使金属表面获得特殊的覆盖层，以提高其耐磨、耐蚀、抗疲劳及装饰等目的工艺方法都称为表面覆层强化及装饰。它分为：表面镀膜，化成处理和表面覆衬。表面镀膜主要有物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和分子外延技术等；化成处理主要有：化学镀、电镀、发蓝、发黑、磷化和铝的阳极氧化等；表面覆层主要为热喷涂、热堆焊覆层（衬）和用玻璃和地沥清等覆衬于其表面，以达到耐热、耐蚀、防滑、修复尺寸和防腐等目的。 e高能量密度表面强化。以极高密度的能量作用于金属表面使其发生物理、化学变化，达到强化或表面改性的目的称为高能量密度表面强化。特点是：方法简单、时间短、变形小、高效率等，但设备复杂，造价高。采用：电子束、激光束、太阳能和高频冲击表面感应加热等。能量密度：以电子束和激光束提供的能量密度最高，可达到：

表面工程复习题及答案~

“材料表面工程”复习题 一、名词解释 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(或功能)的化学、物理方法与工艺。 表面能：严格意义上指材料表面的内能，包括原子的动能、原子间的势能以及原子中原子核和电子的动能和势能等。 洁净表面：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的表面。 清洁表面：一般指零件经过清洗(脱脂、浸蚀等)以后的表面。 区别：洁净表面允许有吸附物，但其覆盖的几率应该非常低。洁净表面只有用特殊的方法才能得到。清洁表面易于实现，只要经过常规的清洗过程即可。洁净表面的“清洁程度”比清洁表面高。 吸附作用：物体表面上的原子或分子力场不饱和，有吸引周围其它物质(主要是气体、液体)分子的能力。 磨损：相对运动的物质摩擦过程中不断产生损失或残余变形的现象。 腐蚀：材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏。 极化：腐蚀电池工作时，阴、阳极之间有电流通过，使阴、阳极之间的电位差(实际电极电位)比初始电位差要小得多的现象。 钝化：由于金属表面状态的改变引起金属表面活性的突然变化，使表面反应速度急剧降低的现象。(阳极反应受阻的现象) 表面淬火：用特定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(奥氏体化)，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。 喷丸强化：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之下产生弹、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。(喷丸强化技术) 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。(化学热处理技术) 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。 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，消除孔隙的表面处理技术。(喷焊) 堆焊：在零件表面熔敷上一层耐磨、耐蚀、耐热等具有特殊性能合金层的技术。

我对表面工程的认识讲课稿

我对表面工程的认识 表面工程是表面预处理后，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，以获得所需表面性能的系统工程。表面工程技术是表面工程的核心和实质。 1.表面工程的基本知识 1.1表面工程的发展历史 ·1983年首次由Prof. T.Bell提出。英Birmingham大学成立澳福森表面工程研究所 ·1985年发行表面工程(Surface Engineering)杂志 ·1986年在布达佩斯国际热处理联合会更名为国际热处理与表面工程联合会 ·1987年在英国，1988年在日本召开ICSE ·1987年12月在京成立中国机械工程学会表面工程研究所。88年创刊《表面工程》杂志。11月召开首届表工程研讨会。1998年表面工程杂志更名为《中国表面工程》(CSE) 1.2表面工程学的现状 1.2.1表面工程技术分类 ○1表面涂镀技术 将液态涂料涂覆在材料表面或将镀料原子沉积在材料表面形成涂层或镀层。常见手段有热喷涂、堆焊、电镀、化学镀、气相沉积和涂装技术。 ○2表面改性技术 利用热处理、机械处理、离子处理和化学处理等方法，改变材料表面的成分及性能的技术。常见手段有热扩渗、转化膜、表面合金化、离子注入和喷丸强化。 ○3薄膜技术 采用各种方法在工件表面上沉积厚度为100nm至1um或数微米薄膜的技术。常见手段有气相沉积技术等。

1.2.2表面工程的特点 表面工程技术最突出的技术特点是无需改变整体材质，就能获得本体材料所不具备的某些特殊性能。表面技术多获得的表面覆盖层厚度一般从几十微米到几毫米。 1.2.3表面工程的功能 装饰性：表面工程技术的传统作用之一是赋予表面更好的装饰性。不过对于金属的纯装饰性表面处理不多，很多是在兼顾表面防护性能的前提下赋予材料的装饰性，如在钢制工件上底镀Cu、中镀Ni、表镀Cr，Cu层和Ni层起防护作用，而表镀的Cr层可长久保持装饰性金属光泽。 防护性：据不完全统计，全世界每年因表面磨损、表面腐蚀、表面摩擦、表面缺陷造成对金属、非金属损失约 3.0万~3.5万亿美金，约占全世界GDP的10%~12%。表面工程技术的主要作用是：经表面改性、表面处理、表面涂覆或表面复合处理，解决材料表面磨损、表面腐蚀、表面摩擦、表面缺陷造成的破坏，从而延长材料的有效服役时间。这既是表面工程存在的价值体现，也是表面工程发展的根本动力。 修复性：工件因腐蚀、磨损或其他原因造成工件表面基体材料或表面处理层失效后，可通过单一或复合表面工程技术的应用，恢复其表面应有的尺寸精度，兼或重新赋予与新品相当，甚至超过新品的表面性能及功能，实现工件、总成或产品的再制造。 功能性：表面工程技术除了具有以上主要作用外，还可赋予材料表面耐高温或耐低温、导电或绝缘、导磁或磁屏蔽、增光或反光、润湿或憎水、生物相容性或生物排他性等新的功能，发挥新的作用。 1.2.4表面工程的应用 ○1在保护、优化环境中的应用： (1)净化大气采用化学气相沉积和溶胶-凝胶等技术制成的催化剂载体，可有效地治理被污染的大气。 (2)净化水质过滤膜可采用化学气相沉积、阳极氧化和溶胶-凝胶等表面工程技术来制备。 (3)吸附杂质采用表面技术制成的吸附剂，可使空气、水、溶液中的有害成分被吸附，还可去湿、除臭。 (4)活化功能远红外具有活化空气和水的功能。 (5)绿色能源表面工程技术是开发绿色能源的基础技术之一，许多绿色能源装置都应用了气相沉积镀膜和涂覆技术。 ○2在结构材料中的应用：

工业设计材料与加工工艺考试题及答案

1、金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。 2、金属材料的使用性能是指材料在使用过程中表现出来的性能，它包括机械性 能、物理性能和化学性能等。 3、金属材料的工艺性能是指材料对各种加工工艺适应的能力，它包括铸造性 能、压力加工性能、焊接性能和切削加工性能等。 4、根据载荷作用性质不同，载荷可分为静载荷、冲击载荷、疲劳载荷等 三种。 5、材料按照其化学组成可以分为金属材料、非金属材料、复合材料和有机材料四类。 6、材料基本性能包括固有特性和派生特性。 7、材料的工艺性能包括切削加工工艺性能、铸造工艺性能、锻造工艺性能、焊接工艺性能、热处理工艺性能等。 8、工业产品造型材料应具备的特殊性能包括感觉物性、加工成型性、表面工艺性和环境耐候性。 9、钢铁材料按化学组成分为钢材、纯铁和铸铁；其中钢材按化学组成分为碳素钢和合金钢。 10．铸铁材料按照石墨的形态可分为可锻铸铁、灰口铸铁和球墨铸铁三种。 11、变形铝合金主要包括锻铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和防锈铝合金。 12、金属制品的常用铸造工艺包括砂型铸造、熔模铸造和金属型铸造等。 13、金属材料的表面处理技术包括表面改质处理、表面精整加工和表面被覆处理。 14、塑料按照其重复加工利用性能可以分为热塑性塑料和热固性塑料。 15、塑料制品的成型工艺主要包括吹塑成型、挤塑成型、吸塑成型、注塑成型等。 16、陶瓷材料根据其原料、工艺和用途，可以分为传统陶瓷和近代陶瓷两 大类。 17、陶瓷制品的工艺过程一般包括原配料、坯料成型和窑炉烧结三个主 要工序。 18、陶瓷制品的坯体成型方法主要有压制成型、可塑成型和注浆成型三种。

19、陶瓷制品的旋压成型可以分为覆旋旋压法和仰旋旋压法两种。 20、日用陶瓷制品可以分为陶器、瓷器和炻器。其中陶器的气孔率和吸水率介于炻器和瓷器之间。 21、玻璃按用途可分为日用器皿玻璃、技术用玻璃、建筑用玻璃、和玻璃纤维四大类。 22、玻璃的加工工艺包括原料装配、加热熔融、成型加工、热处理和表面装饰。 23、玻璃成型工艺包括压制、拉制、吹制、压延、浇注和结烧等。 24、锻造是利用手锤锻锤或压力设备上的模具对加热的金属抷料施力，使金属材料在不分离条件下产生变形，以获得形状尺寸和性能符合要求的零件。 25、金属焊接按其过程特点可分为3大类：熔焊、压焊、钎焊 26、金属切削加工可分为钳工和机械加工两部分。 27、木材与其他材料相比，具有多孔性、各向异性、湿涨干缩性、燃烧性和生物降解性等独特性质。 28、木材在横切面上硬度大，耐磨损，但易折断，难刨削，加工后不易获得光洁表面。 29、塑料的基本性能：质轻比强度高，优异的电绝缘性能，减摩耐磨性能好，优良的化学性能，透光及防护性能，减震消音性能好，独特的造型工艺性能，良好的质感和光泽度。 30、塑料的挤出成型也称挤压模塑和挤塑，它是在挤出机中通过加热，加压而使物料以流动状态连续通过挤出模成型的方法。 31、按照陶瓷材料的性能功用可分为普通陶瓷和特种陶瓷两种。 32、玻璃的熔制过程分为：硅酸盐的形成，玻璃的形成，澄清和均化，冷却。 33、金属材料的表面处理技术包括表面改质处理、表面精整加工和表面被覆处理。 34、金属件的连接工艺可以分为机械性连接、金属性连接和化学性连接三种类型。 35、涂料由主要成膜物质、次要成膜物质和辅助材料三部分组成。

现代表面工程与技术概述

现代表面工程与技术 Modern Surface Engineering and Technology 什么是表面工程？ 表面工程是将材料的表面与基体一起作为一个系统进行设计，利用各种表面技术，使材料的表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程。 第一章表面技术概论 表面技术是直接与各种表面现象或过程相关的，能为人类造福或被人们利用的技术----宽广的技术领域。 一、使用表面技术的目的 1、提高材料抵御环境作用能力。 2、赋予材料表面功能特性。 3、实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件。 途径： 表面涂覆：各种涂层技术（电镀、化学镀、热渗镀、热喷涂、堆焊、化学转化膜、涂装、气相沉积、包箔、贴片）。 表面改性：喷丸强化、表面热处理、化学热处理、激光表面处理、电子束表面处理。 二、表面技术的分类 1、按作用原理 (1)原子沉积 电镀、化学镀、物理、化学气相沉积 (2)颗粒沉积 热喷涂、搪瓷涂敷 (3)整体覆盖 包箔、贴片 (4)表面改性 2、按使用方法 (1)电化学法 电镀、电化学氧化（阳极氧化） (2)化学法 化学转化膜、化学镀 (3)真空法 物理、化学气相沉积、离子注入 (4)热加工法 热浸镀、热喷涂、化学热处理、堆焊 (5)其它方法 涂装、机械镀、激光表面处理

三、表面技术的应用 1、广泛性和重要性 (1)广泛性 内容广 基材广 种类多 遍及各行业，用于构件、零部件、元器件，效益巨大 (2)重要性 ?改善耐腐蚀、磨损、氧化、疲劳断裂、辐照损伤 ?提高产品长期运行可靠性、稳定性 ?满足特殊要求（必不可少或唯一途径）

?生产各种新材料、新器件（在制备临界温度超导膜、金刚石膜、纳米多层膜、纳米粉末、纳米晶体材料、多孔硅中起关键作用；又是许多光学、微电子、磁性、化学、生物等功能器件研究和生产的基础） 2、在结构材料及构件和零部件上的应用 表面技术作用：防护、耐磨、强化、修复、装饰 3、在功能材料和元器件上的应用 制造装备中具独特功能的核心部件。 表面技术可制备或改进一系列功能材料及元器件 物理特性： ?光学 反射镜材料，防眩零件 ?热学 散热材料，耐热涂层，吸热材料 ?电学 表面导电玻璃，绝缘涂层 ?磁学 磁记录介质，电磁屏蔽材料，磁泡材料 化学特性： 分离膜材料 4、在人类适应、保护和优化环境方面的应用 (1)净化大气 原料、燃料→CO2、NO2、SO2 措施：回收、分解 方法：制备触媒载体（钯炭、铂炭、钌炭、铑炭） (2)净化水质 制备膜材料，处理污水、化学提纯、水质软化、海水淡化 (3)抗菌灭菌 TiO2（粉状、粒状、薄膜状）可将污染物分解 ?当光照射半导体化合物时，并非任何波长的光都能被吸收和产生激发作用，只有能量E满足式(1)的光量子才能发挥作用。 ?光子波长 h-普朗克常数，4.138×10-15 eV·s； c-真空中光速，2.998×1017 nm/s 锐钛型TiO2的Eg = 3.2eV ?在TiO2粒子表面上，有还原作用；产生氧化作用。 在界面处的还原作用：

产品设计材料与工艺—总结知识分享

产品设计材料与工艺 —总结

1.工业设计 工业设计（产品设计）是人们有意识、有目的地运用现代工业化生产方式将材料转变为具有一定使用价值或商品价值的工业产品的创造活动。 2.材料 材料是可以为人类用来制造产品和工具的物质。如金属、石材、木材、皮革，塑料、纸、天然纤维和化学纤维等。 3.材料与产品造型的发展 石器时代——陶器时代——青铜器时代——铁器时代——人工合成材料时代——复合材料时代 4.材料的分类 （1）按材料的物质结构分类：无机材料｛金属材料，1黑色金属（铸铁、碳钢、合金钢等） 2有色金属（铝、铜及合金）非金属材料。石材、陶瓷、玻璃、石膏｝有机材料（木材、皮革、纤维、布、纸、塑料、橡胶）复合材料（玻璃纤维增强塑料、层压板、混凝土） （2）按材料的加工度分类：天然材料（木材、竹、棉、毛、皮革、石材、黏土等）人造材料（人造皮革、人造大理石、玻璃钢、塑料、玻璃、金属、合金等）加工材料（胶合板、细木工板、纸张等） （3）按材料的形态分类：线状材料（钢管、钢丝、铝管、金属棒、塑料管、塑料棒、木条、藤条）面状材料（金属板、木板、塑料板、合成板皮革、纺织布、玻璃板、纸板）块状材料（木材、石材、泡沫塑料、铸钢、铸铁、铸铝、油泥、石膏） 3，材料的特性：物理性能，化学性能，工艺特性，感觉特性，可变复合性，环保性 （1）物理性能：密度，力学性能（强度，弹性与塑性，脆性与韧性。硬度，耐磨性）热性能（熔点，导热性，热胀性，耐热性）电性能（导电性，电觉缘性）磁性能（铁磁性，顺磁性。抗磁性）光性能（反射。透射。折射） 强度：材料在外力（载荷）作用下抵抗塑性变形和破坏作用的能力。包括：抗压强度、抗拉强度、抗弯强度等。 弹性: 材料受外力作用而发生变形，外力除去后能恢复原状的性能。 塑性: 材料受外力作用而发生变形，外力除去时，仍能保持变形后的形状，而不恢复原形的性能。 脆性：材料受外力作用达到一定限度后，产生破坏而无明显变形的能力 韧性: 材料在冲击荷重或振动荷重下能承受很大的变形而不致破坏的性能 硬度：是指材料表面抵抗穿透和刮划的能力。 耐磨性：是指材料表面抵抗磨损的能力。 一般说来，硬度大的材料，耐磨性较强，但是不易加工。 （2）化学性能：耐腐蚀性，抗氧化性，耐候性 耐腐蚀性：材料抵抗周围介质腐蚀破坏的能力 抗氧化性：材料在常温或高温时抵抗氧化作用的能力。 耐候性：材料在各种气候条件下，保持物理和化学性能不变的性质。 （3）工艺特性：材料适应各种工艺处理要求的能力 成型工艺，加工工艺，表面处理工艺 （4）感觉特征：人的感觉系统因生理刺激对材料作出的反应；人的知觉系统从材料表面特征得出的信息。 生理心理属性：（触觉质感，视觉质感）材料表面作用于人的视觉和触觉系统的刺激性信息。 物理属性：（自然质感，人为质感）材料表面传达给人的知觉系统的意义信息。 木材：自然、协调、亲切、古典、手工、温暖、粗糙、感性 金属：人造、坚硬、光滑、理性、拘谨、现代、科技、冷漠、凉爽、笨重 玻璃：高雅、明亮、光滑、时髦、干净、整齐、协调、自由、精致、活泼 塑料：人造、轻巧、细腻、艳丽、优雅、理性