表面工程论文.

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我对表面工程的认识

我对表面工程的认识

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表面工程的发展历史•1983年首次由Prof.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)表面工程学的现状表面工程技术分类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。

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。

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、非金属损失约万~万亿美金,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。

表面工程技术论文

表面工程技术论文

摘要:纳米颗粒表面改性,或称为纳米颗粒表面修饰,是纳米颗粒材料制备与应用中的重要应用,也是纳米材料科学与工程领域十分重要的研究内容。

近年来,纳米颗粒表面改性已形成了一个研究领域。

对纳米颗粒表面改性的研究可以使人们更深入的认识纳米颗粒的基本物理效应,扩大纳米颗粒的应用范围。

关键词:纳米颗粒表面改性稳定性表面涂层纳米颗粒表面改性,或称为纳米颗粒表面修饰,是纳米颗粒材料制备与应用中的重要应用,也是纳米材料科学与工程领域十分重要的研究内容。

纳米颗粒表面改性的研究不仅具有重要的学术意义,而且更具有重要的实用价值。

纳米颗粒表面改性的目的一般在于以下几个方面:1、改善或改变纳米颗粒的分散性;2、提高纳米颗粒表面活性;3、使纳米颗粒表面获得新的物理、化学、力学性能及新的功能;4、改善纳米颗粒与其他物质之间的相容性。

纳米颗粒表面改性的研究内容主要包括以下三个方面:1、研究纳米颗粒表面特性,以便进行针对性的改性处理。

2、在上述测定结果的基础上,对纳米颗粒表面特性进行分析评估。

3、根据实际应用,确定纳米颗粒表面改性剂的类型,并通过应用试验和应用性能测试,确定出特定的纳米颗粒表面改性剂和表面改性处理工艺。

制备含有纳米颗粒材料的表面涂层的一个重要途径是把纳米颗粒加入液体介质,形成纳米颗粒/有机溶剂或纳米颗粒/水基溶剂的固体/液体体系,然后利用表面涂覆技术制造出复合涂层。

但是,这涉及到的一个关键问题是如何是纳米颗粒稳定的分散在液体介质中。

由于纳米颗粒具有的小尺寸效应,即比表面大、表面能高,是的纳米颗粒在空气中和液体介质中发生团聚。

若不对其进行分散处理,则团聚的纳米颗粒进入图层中不但起不到改善涂层性能的目的,反而有可能降低涂层性能。

对纳米颗粒进行分散处理的最有效途径是对纳米颗粒进行表面改性。

通过对纳米颗粒进行适当的表面改性处理,可以改善纳米颗粒与液体介质及其他成分的相容性,保证颗粒性能的发挥。

纳米颗粒表面改性技术的发展也大大拓展了其应用领域,促进了其在工业各领域的实际应用。

关于表面工程技术论文

关于表面工程技术论文

关于表面工程技术论文表面工程是由多个学科交叉、综合、复合,以系统为特色,逐步发展起来的新兴学科,从上世纪八十年代开始一直保持较快的发展速度,在科研和生产中得到广泛应用,收到了良好的效益。

下文是店铺为大家搜集整理的关于表面工程技术论文的内容,欢迎大家阅读参考! 关于表面工程技术论文篇1试谈表面工程技术在模具制造中的应用摘要:作为一门科学与技术,表面工程能够有效的改善电子电器元件、机械零件等基质材料表面的性能。

如今,表面工程中的各项表面技术已经被广泛的应用到各类机电产品当中,显然已经成为了现代制造技术的重要组成部分,是当前维修、再制造环节中是基本手段。

文章首先对模具表面的主要处理技术进行了详细的阐述,其次对表面工程技术在模具制造中的应用进行了系统的分析与探讨。

关键词:模具制造;表面工程技术;应用作为模具工业的基础,模具材料随着模具工业的迅猛发展,其不但需要具备较高的韧性、强度之外,还需要具有良好的综合性能。

通过表面工程技术的应用,不仅能让模具表面的各种性能得到相应的提高,并且模具内部也将保持着足够的强韧性。

显然,它的应用对于模具综合性能的改善、材料潜力的发挥、成本的降低、合金元素的节约以及模具新材料的进一步利用来说,都十分有效。

1 模具表面的主要处理技术1.1 硬化膜沉积技术物理气相沉积技术、化学气相沉积(CVD)是目前较为成熟的硬化膜沉积技术。

硬化膜沉积技术在最早出现的时候,通常都是应用在刀具、量具等工具上,有着极佳的效果。

并且,很多刀具都已经将涂覆硬化膜当做成最为标准的工艺。

在目前的实际应用过程中,我们不难发现,硬化膜沉积技术的成本是较高的,尤其体现在设备的成本上。

同时,硬化膜沉积技术依旧只应用于一些较精密且具有长寿命的模具上,如果通过建立热处理中心的方式来对其应用,必定会大大降低涂覆硬化膜的成本。

显然,在硬化膜沉积技术的应用下,整个模具制造的水平将得到实质性的提高。

1.2 渗氮技术在整个渗氮工艺中,具有离子渗氮、液体渗氮、气体渗氮等多种方式,而每一种不同的渗氮方式中都具有诸多不同的渗氮技术,这些不同的技术能够有效的适应不同工件、不同钢种的实际要求。

表面工程摩擦学研究进展

表面工程摩擦学研究进展

表面工程摩擦学研究进展前言表面工程摩擦学是当前研究热点之一,其研究对象是乾摩擦、润滑摩擦以及滑动摩擦中涉及到的各种表面结构与化学性质,其目的是找到控制摩擦与磨损及提高表面性能的方法。

本论文将介绍近年来表面工程摩擦学领域的主要研究进展及未来发展方向。

一、表面粗糙度对摩擦的影响表面粗糙度是其中一个非常重要的研究方向。

表面粗糙度是由于机械制造时不可避免的加工误差而形成的。

同时,表面粗糙度会对摩擦系数产生影响。

当表面粗糙度增加时,摩擦系数也会增加,这是由于更多的表面接触形成了更多的摩擦点,这些摩擦点之间相互干涉,摩擦力加大。

因此研究粗糙表面与平滑表面之间的摩擦性质是表面工程摩擦学的另一个研究热点。

研究表明,合理的粗糙度可以降低表面的摩擦系数。

二、润滑剂在摩擦中的作用润滑剂在摩擦学中是一个热门研究领域。

研究润滑剂对摩擦系数的影响并不容易,因为润滑剂对摩擦系数的影响是非常复杂的,不同类型的润滑剂对摩擦系数的影响也有显著差异。

传统的润滑剂是油脂、脂肪酸等,纳米润滑剂是指通过纳米技术生产的润滑剂,包括表面改性纳米颗粒和表面改性纳米纤维。

三、表面微纳结构的研究进展表面微纳结构在表面工程摩擦学研究中也是热门话题。

通过控制表面微观结构,可以明显改善材料表面性能。

表面微纳结构包括摩擦系数、抗磨损性、润滑性等。

研究表明,通过表面微纳结构技术,可以在材料基体表面形成大小尺寸不同的微结构,进而改善材料表面摩擦性、磨损性等性能。

四、表面化学处理对摩擦性质的影响表面化学处理是指在表面化学反应中加入控制条件,通过改变材料表面化学性质来改善材料的表面性能。

表面化学处理在表面工程摩擦学中的应用也是研究热点。

材料表面化学性质主要涉及表面识别、电荷分布及表面化学反应等方面,这些性质的改变会直接影响到材料表面的摩擦性及其它性质。

总结表面工程摩擦学的研究领域十分广泛,从表面微纳结构到表面化学处理等都是当前研究热点。

这些研究对实现摩擦减小、磨损降低、材料寿命延长、节能降耗等方面有重要作用。

表面工程技术的研究进展

表面工程技术的研究进展

表面工程技术的研究进展表面工程技术是指通过一系列的物理、化学、机械或电子等手段,改变物体表面性质的工艺技术。

在现代工业生产和科研中,表面工程技术已经成为一个不可或缺的研究领域。

本文将围绕表面工程技术的研究进展展开讨论。

第一部分:基础技术作为表面工程技术的基础,涂层技术首先受到了广泛的关注和研究。

传统的涂层技术主要包括电化学沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等。

但是传统涂层技术在一些方面的性能还有待提升,例如生产效率、质量控制等方面。

因此,新型涂层技术应运而生。

其中,离子注入、离子氮化等高能物理技术使涂层能够在表面形成硬度高、抗腐蚀、耐磨、高温、低摩擦等性能的薄膜,从而提高涂层的性能和适应性。

这些技术成功地实现了从微米到纳米级薄膜的控制和制备。

第二部分:应用领域表面工程技术的应用领域十分广泛,例如材料科学、机械工程、电子信息、生命科学等多个领域。

其中,在材料科学领域,人们利用表面工程技术成功地开发出了许多新型高性能材料,例如具有高导电性、高压电、高温度等性能的钛合金、镍基合金等。

这些新型材料的应用,显著提高了产品的性能和质量,也满足了不同领域对材料性能的需求。

在电子信息领域,表面工程技术也得到了广泛的应用。

例如,人们可以利用表面工程技术制备出高纯度单晶硅、氮化铝、氧化铝等材料,这些材料在集成电路中的应用,使得电子器件的性能得到了显著的提高。

此外,表面工程技术的应用也推动了透明导电膜、太阳能电池等领域的研究和发展。

第三部分:前沿技术当前,表面工程技术的研究正朝着更为前沿、更为复杂的方向发展。

其中,超材料、亚波长光学器件、仿生材料等前沿技术受到了科学家们的广泛关注。

这些研究不但能够为工业生产带来新的突破,也能为人类科学技术的进一步发展带来更多的可能性。

四、结论总体来看,表面工程技术在生产、科研中的应用十分广泛,也为不同领域的发展提供了丰富的可能和丰硕的成果。

同时,随着新一代材料的研究和发展,表面工程技术的研究也在不断推进,未来必将带来更多的惊喜和可能。

材料表面工程论文

材料表面工程论文

材料表面工程论文第一篇:材料表面工程论文纳米表面工程1、引言表面工程技术是表面处理、表面涂镀层及表面改性的总称。

表面工程技术是运用各种物理、化学和机械工艺过程来改变基材表面的形态、化学成分组织结构或应力状态而使其具有某种特殊性能,从而满足特定的使用要求。

随着纳米科技的发展,微机电系统的设计、制造日益增多,制造技术与加工技术已由亚微米层次进入到原子、分子级的纳米层次。

如日本已研制成功直径只有1mm~2mm的静电发动机、米粒大小的汽车。

美国已研制成功微型光调器,并计划研制微电机化坦克、纳米航天飞机、微型机器人。

在光电子领域,日本NEC公司在GaAs基体表面上,利用分子外延技术,把所需的原子喷射到一块半导体表面上,形成特定的岛状晶体而成功制作出具有开关功能的量子点阵列。

美国已制造出可容纳单个电子的量子点,而量子点小到可在一个针尖上容纳几亿个。

这些技术都是在特定表面上实现的,属表面工程范畴。

但随着尺度的减少,表面积与体积之比相对增大,表面效应增强,表面影响加大,传统的表面设计和加工方法已不再适用。

为适应纳米科技发展带来的变化,需建立与之相适应的表面工程——纳米表面工程。

纳米粒子的表面效应使杂质在界面的浓度大大降低,从而改善了材料的力学性能。

同一材料, 当尺寸减小到纳米级时,由于位错的滑动受到限制,表现出比基体相材料高得多的硬度,其强度和硬度可提高4一5倍。

如n一Fe晶断裂强度比普通铁高12倍;纳米碳管密度仅为钢的1/6,但其强度比钢高100倍,杨氏模量估计可高达5TPa,这是目前可制备的最高比强度的材料12,3]。

研究发现,骨、牙、珍珠和贝壳之所以具有很高的强度,是因它们由纳米轻基磷酸钙、纳米磷酸三钙与少量的生物高分子复合组合而成。

纳米材料界面量大,界面原子排列混乱,原子受外力作用产生变形时,很容易迁移、扩散,表现出甚佳的塑性、韧性、延展性,比粗晶高1016-1019倍的扩散系数。

如28nm的n一20Ni一P在280oC时的伸长极限比257nm的高3.7倍,n-euFZ和n-TIOZ室温下的塑性变形也有类似现象。

材料表面工程技术论文

材料表面工程技术论文

材料表面工程技术论文材料表面工程是通过控制和改善材料的表面性质而提高其相容性的技术领域,这是店铺为大家整理的材料表面工程技术论文,仅供参考! 材料表面工程技术论文篇一金属材料表面工程的应用与发展摘要:表面工程技术是21世纪的关键技术之一,从上世纪八十年代开始一直保持较快的发展速度,在科研和生产中得到广泛应用,收到了良好的效益。

本文简要概述了金属材料表面工程技术中的表面改性处理、表面涂镀/层技术和堆焊表面改性技术的特点、应用范围和发展现状。

关键词:金属材料;表面工程;发展与应用Abstract: Surface engineering technology is one of the key technologies in the 21 st century, and ithas been maintained a fast rate of development from the 1980 s. This technology is used widely in scientific research and production,and received good benefits. This paper briefly summarizes the characteristics ,application and development of the surface modification processing, surface coating plating/layer technology and the build-up welding technique in metal material surface engineering technologies.Key Words: Metal material, Surface engineering, Application and development中图分类号:F416.41文献标识码:A 文章编号:引言表面工程学是一门涉及材料科学、冶金技术、机械工程等众多领域的综合学科,包括表面科学理论、表面工程技术、表面工程技术设计、表面分析与检测技术、表面质量与工艺过程控制工程、表面工程管理与经济分析等几个方面[1]。

机械制造过程中的表面工程技术研究

机械制造过程中的表面工程技术研究

机械制造过程中的表面工程技术研究导言:机械制造是现代工业的重要组成部分,各种机械零部件的制造过程中,表面工程技术的研究起到了至关重要的作用。

表面工程技术可以改善材料的表面性能,提高机械零件的使用寿命和工作效率。

本文将对机械制造过程中的表面工程技术进行研究探讨,包括表面处理技术、涂层技术以及电化学加工技术。

一、表面处理技术表面处理是机械制造过程中不可忽视的环节之一。

它包括去毛刺、去氧化、除污和调质等工艺。

通过表面处理,可以去除材料表面的氧化物、杂质等物质,提高表面的平整度和光洁度,增加表面的附着力和耐蚀性。

常见的表面处理技术有物理方法和化学方法。

物理方法主要包括研磨、抛光、喷砂、喷丸等技术。

研磨是利用砂轮或磨料进行磨削,将材料表面的不平整物质去除,达到平整度要求。

抛光是利用研磨液和研磨膏对材料进行光洁度处理,使其表面光滑如镜。

喷砂和喷丸是通过高速喷射颗粒材料,冲击材料表面,去除氧化皮和残留物,达到清洁表面的目的。

化学方法主要包括酸洗、镀锌、镀镍、电镀等技术。

酸洗是将材料浸泡在酸液中,使其表面氧化物和杂质得到溶解和去除。

镀锌是通过将材料浸泡在镀锌液中,使其表面形成一层锌层,提高材料的耐腐蚀性。

电镀是利用电解原理,在材料表面镀上一层金属涂层,常见的有镀铬、镀镍等。

二、涂层技术涂层技术是机械制造过程中常用的一种表面工程技术,可以改变材料表面的化学和物理性质,提高材料的使用寿命和性能。

涂层技术既包括有机涂层技术,也包括无机涂层技术。

有机涂层主要包括喷漆、喷塑和喷涂等技术。

喷漆是将颜料和稀释剂喷射到材料表面,形成一层保护涂层。

喷塑是将粉末涂料喷射到材料表面,通过加热固化形成坚硬的涂层。

喷涂是将溶液或悬浮液喷射到材料表面,形成一层均匀的涂层。

无机涂层技术主要包括热喷涂、电镀和化学气相沉积等技术。

热喷涂是将金属粉末或陶瓷粉末通过喷枪喷射到材料表面,形成一层坚固的涂层。

电镀是利用电解原理,在材料表面镀上一层金属涂层。

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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性能,具有显著的节能节材效果;③近零排放的表面工程新技术替代传统表面工程技术,可大幅度减少对环境的负面影响。

因此,表面工程在提升成形制造的水平、提高产品质量、解决制造业发展中遇到资源、能源、环境等共性问题中发挥着重要作用。

近年来我国表面工程已取得一些可喜的创新成果,如我国表面工程学科的开拓者徐滨士院士成功地将表面工程技术应用于设备的再制造,形成了具有中国特色的再制造工程,他还主持研究了多种表面工程技术自动化设备,为表面工程的产业化推广应用奠定了基础;徐可为教授在等离子微弧氧化的基础上,突破性的发展了等离子微弧碳氮化技术;陈建敏研究员的摩擦学表面工程新进展,展示了表面工程为“神七”载人飞船做出的创新性贡献;武汉材料保护研究所在硅烷金属表面处理技术方面也取得创新性成果。

二、面向绿色制造和节能降耗的表面工程国家可持续发展,对装备的绿色制造和装备运行的节能减耗提出了更高的要求,不断发展的真空离子镀膜、磁控溅射镀膜、蒸发镀膜、离子注入、离子清洁等及其复合技术正在替代传统对环境污染严重的电镀技术,在绿色制造和节能降耗中发挥了重要作用。

2.1替代传统电镀铬的绿色镀膜技术传统的电镀铬技术对环境污染严重,尤其是其排放的六价铬离子对水的污染非常严重,其是公认的致癌物。

因此,世界各国对替代传统电镀铬的新技术研究进行了大量的投入。

目前,我国对替代传统电镀铬的绿色镀膜技术研究取得了较大的进展。

(1)过压脉冲增强磁控溅射离子镀技术。

(2)替代发动机活塞环的电镀铬涂层。

(3)钨基合金电镀代替电镀铬的无毒绿色新工艺。

(4)工业化绿色镀膜装备。

工业化绿色镀膜装备是实现绿色镀膜产业化的关键。

2.2闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术磁控溅射离子镀技术因沉积温度低、易沉积多组元和梯度膜等优点受到精密制造及功能薄膜制备领域的广泛关注,但由于存在薄膜厚度沿靶基距方向的均匀性极差(平均递减速率>3 gm/m)的技术瓶颈,严重制约了该技术的产业化推广。

为克服这一工艺缺憾,众多学者先后引入“非平衡”和“闭合场”等物理学概念,试图通过扩展等离子体区域并提高等离子体密度以改善薄膜厚度的均匀性。

西安理工大学蒋百灵【2】等采用Langmuir探针对真空腔内的等离子体进行诊断后发现“闭合场”和“非平衡”磁场在构建大范围、高密度等离子环境方面取得了预期目标,但薄膜厚度沿靶基径向均匀性的改善尚无让产业界为之心动的成果显现。

2.3工程化超润滑复合碳膜技术超润滑复合碳膜是一种最新发展的具有超低摩擦因数的固体润滑薄膜,其摩擦因数比常规固体润滑薄膜低l~2个数量级。

目前研究的薄膜体系主要包括具有一定晶体取向的石墨薄膜、纳米富勒烯结构二硫化钼(MoS2)薄膜、二硫化钨(ws2)薄膜和类金刚石碳膜。

其中,超润滑类金刚石薄膜最具有发展前景和工程应用价值,其研究的重点是降低薄膜的内应力和摩擦学性能的环境依赖性,以实现其工程化的应用。

(1)类富勒烯纳米结构的类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)超润滑薄膜。

(2)Mo/DLC纳米复合薄膜。

(3)掺金属DLC超润滑薄膜。

三、设备维修与再制造中的表面工程表面工程在装备维修与再制造发挥了重要的作用。

近年来在纳米电刷镀、纳米减摩自修复添加剂、热喷涂和激光表面强化等方面的研究取得了新的进展,将这些技术应用于设备维修和再制造,显著提高了零部件的质量。

3.1纳米减摩自修复添加剂技术纳米减摩自修复添加剂技术是一种通过摩擦化学作用来实现磨损表面自修复的技术。

其原理是加入润滑油的复合添加剂中纳米颗粒,随润滑油分散于各个摩擦副接触表面,在一定温度、压力、摩擦力作用下,纳米颗粒将与摩擦副发生摩擦化学作用,沉积在摩擦副表面,并填补表面微观沟谷,从而形成一层具有减摩耐磨作用的固态修复膜【3】。

(1)微纳金属颗粒自修复添加剂。

(2)微纳层状硅酸盐自修复添加剂。

3.2纳米电刷镀技术纳米电刷镀技术是我国学者将传统电刷镀技术与纳米材料技术相结合的创新性研究成果。

在电刷镀液中添加特种纳米陶瓷颗粒或纳米纤维,并使其与基质镀液均匀、弥散混合,可制备出高性能的纳米复合镀层【4-6】。

采用单液法还可以制备出Cu/Ni纳米多层镀层【7】。

(1)电刷镀纳米晶镀层。

(2)电刷镀纳米颗粒复合镀层。

(3)电刷镀纳米纤维复合镀层。

(4)电刷镀纳米多层复合镀层。

3.3热喷涂新技术热喷涂技术可通过沉积不同涂层来改变材料表面性能(如耐磨、减磨、耐高温、隔热、抗高温氧化和耐腐蚀等)或赋予全新的表面特性,大幅度提高材料使用寿命与附加价值。

以等离子喷涂、电弧喷涂、超声速火焰喷涂为主要涂层制备方法,通过传统结构与纳米结构制备工艺的不断发展,应用领域不断拓展。

(1)纳米热喷涂技术。

(2)等离子喷涂物理气相沉积(Plasma spray.physical vapor deposition,PS—PVD)的基础研究与开发。

(3)高效能超音速等离子喷涂。

(4)高稳定性智能高速电弧喷涂。

(5)电热爆炸喷涂。

(6)冷喷涂及其发展。

3.4激光表面强化技术与热喷涂、电镀和电刷镀等传统表面工程技术相比,激光表面强化技术对环境的污染小,且激光熔覆层与基体呈冶金结合(结合强度高),因此激光表面改性和熔覆层能胜任更加苛刻的工况,表现出广阔的应用前景,已在钢铁、冶金、电力、石化、汽车、能源和航空航天等领域获得了广泛应用【8-9】。

激光表面强化技术已有较长历史,近年来的研究进展主要包括以下几个方面。

(1)大功率半导体、光纤激光器的发展。

(2)有色金属的激光表面强化。

(3)激光熔覆纳米结构涂层的制备。

四、极端环境下的表面工程在核、空间和其它极端环境下,装备零部件将面对强辐射、真空(紫外线)、原子氧和高低温侵蚀等更加苛刻工作环境,表面工程可为这些工作在极端环境下的零部件提供有效的表面防护。

4.1核环境特种润滑涂层4.2空间环境高性能润滑涂层4.3空间原子氧效应防护涂层原子氧(AO)是低地轨道空间中对航天器外露材料危害性最大的环境因素。

空间材料的AO效应严重影响了低地球轨道航天器的性能和寿命。

为此近年来人们采用了多种方法来限制AO对空间材料的侵蚀效应。

五、新能源中的表面工程发展清洁能源是国家发展战略中的最重要方向之一。

以太阳能、氢能、风能为代表的新能源开发中,表面工程在获得功能性薄膜、改善材料表面性能方面具有明显优势,并具有较大的发展潜力。

5.1 薄膜太阳能电池关键薄膜制备装备和技术太阳能光伏发电在新能源中占有重要地位。

近年来,薄膜太阳能电池技术发展很快,作为继第一代传统晶硅太阳能电池之后发展的新一代太阳能电池技术,欧、美、日等发达国家都投入了很大力量发展薄膜太阳能电池技术。

5.2太阳能集热选择性吸收薄膜制备装备和技术常规太阳能光热中低温利用中国市场上普及的是全玻璃太阳能集热真空管。

结构分为外管、内管、选择性吸收涂层、吸气剂、不锈钢卡子、真空夹层等部分。

而国外成熟的集热器则多采用平板集热器,平板集热器具有寿命长、稳定性高、可回收的优点,更为主要的优点是便于实现建筑一体化,将成为未来热水器发展的趋势。

作为平板集热器主要功能部件的选择性吸收膜的性能成为集热器效率的决定因素,其成本占到集热器成本的60%以上。

目前世界上仅有两家公司实现了平板集热器用选择性吸收薄膜的工业化制备,如钛诺科(TiONX)公司的超级蓝膜。

国内在该方面的研究大多处于实验室阶段,由国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心和兰州大成科技股份有限公司研制的“空对空”宽幅太阳能选择吸收涂膜连续卷绕镀膜设备实现了平板集热器用选择性吸收涂膜的工业化生产,其性能达到了德国超级蓝膜的性能(吸收率>95%,红外发射率<5%)。

5.3质子交换膜燃料电池金属双极板的表面改性双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件,主要起分隔氧化剂和还原剂以及收集电流的作用。

电导率及耐腐蚀性能是双极板的两个重要指标,电导率直接影响燃料电池的输出电压;耐腐蚀性能的好坏决定着电池的寿命。

金属双极板具有电导率高、机械强度好及气体透过率低的优点,可以通过冲压、刻蚀等技术批量制作,是石墨双极板很好的替代品,但金属在燃料电池运行的环境下,容易因腐蚀而释放出能够加速催化剂和聚合物电解质膜老化的有害离子。

为提高金属双极板的耐腐蚀性能,国内外开展了大量的研究,近年来的研究主要有以下几方面的特点。

(1)金属表面的预处理得到重视。

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