材料表面工程導(dǎo)論

目錄

第1章 緒論

1－1 材料表面工程技術(shù)的意義、目的和作用

1－1－1 材料表面工程技術(shù)的意義

1－1－2 材料表面工程技術(shù)的目的和作用

1－2 材料表面工程技術(shù)的發(fā)展與分類

1－2－1 材料表面工程技術(shù)的發(fā)展概況

1－2－2 材料表面工程技術(shù)的分類

思考題

第2章 表面物理化學(xué)基礎(chǔ)

2－1 表面晶體學(xué)基礎(chǔ)

2－1－1 表面原子的點(diǎn)陣

2－1－2 表面原子重組機(jī)理

2－1－3 幾種重要材料的表面晶體結(jié)構(gòu)

2－2 表面能與表面張力

2－2－1 表面能概念

2－2－2 液體的表面張力。

2－2－3 表面自由能

2－2－4 固體的表面張力及表面能

2－3 固體表面結(jié)構(gòu)

2－3－1 不同晶面的表面能

2－3－2 晶體的平衡形狀

2－3－3 表面結(jié)構(gòu)的小面化

2－3－4 表面缺陷

2－3－5 金屬表面的特點(diǎn)

2－4 固體表面的潤(rùn)濕

2－4－1 潤(rùn)濕現(xiàn)象及潤(rùn)濕角

2－4－2 內(nèi)聚功（Wc）和粘附功（Wa）

2－4－3 鋪展系數(shù)

2－4－4 潤(rùn)濕理論的應(yīng)用

2－4－5 彎曲液面的附加壓力

2－4－6 氣泡最大壓力法測(cè)定表面張力

2－5 Kelvin公式及其應(yīng)用

2－5－1 飽和蒸氣壓與液面曲率半徑的關(guān)系－Kelvin公式

2－5－2 微小固體顆粒的特性

2-5－3 介安狀態(tài)

2－6 表面吸附熱力學(xué)及表面力

2－6－1 吸附現(xiàn)象及其基本分類

2－6－2 吸附活化能

2－6－3 吸附熱力學(xué)

2－6－4 表面吸附力

2－6－5 表面化合物

2－7 固體表面的吸附理論

2－7－1 吸附曲線

2－7－2 幾種吸附理論

2－8 液體表面和固體表面對(duì)溶液的吸附

2－8－1 溶液表面的吸附現(xiàn)象

2－8－2 表面活性物質(zhì)與表面非活性物質(zhì)

2－8－3 液體表面吸附的Gibbs等溫方程式

2－8－4 固體對(duì)液體的吸附

2－8－5 固體表面之間的吸附

2－9 表面原子的擴(kuò)散

2－9－1 晶體表面缺陷的動(dòng)能學(xué)

2－9－2 隨機(jī)行走（RandomWalk）理論

2－9－3 宏觀擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)

2－9－4 表面擴(kuò)散定律

2－9－5 表面的自擴(kuò)散和多相擴(kuò)散

2－9－6 表面向體內(nèi)的擴(kuò)散

思考題

第3章 表面強(qiáng)度

3－1 扭轉(zhuǎn)件的表面強(qiáng)度

3－1－1 扭轉(zhuǎn)時(shí)剪應(yīng)力沿截面的分布

3－1－2 表面強(qiáng)化層

3－1－3 表面的最大抗扭強(qiáng)度

3－2 彎曲件的表面強(qiáng)度

3－2－1 彎曲時(shí)應(yīng)力沿截面的分布

3－2－2 彎曲件的表面強(qiáng)化

3－3 疲勞載荷下的表面強(qiáng)度

3－3－1 疲勞裂紋萌生于表面

3－3－2 影響疲勞強(qiáng)度的因素

3－4 表面膜層的應(yīng)力

3－4－1 薄膜應(yīng)力的起因

3－4－2 沉積工藝對(duì)應(yīng)力的影響

3－5 表面活性介質(zhì)對(duì)力學(xué)性能的影響

3－5－1 PeбиHгеp效應(yīng)

3－5－2 影響Pебингерp效應(yīng)的因素

3－5－3 PeбингербиPeнrep效應(yīng)中的斷裂理論

3－5－4 Peбингерp效應(yīng)的利用及防止

3－6 表面抗磨強(qiáng)度

3－6－1 磨損概念

3－6－2 固體表面接觸的基本理論

3－6－3 磨損的機(jī)制

3－6－4 耐磨設(shè)計(jì)與表面強(qiáng)化表面抗腐蝕強(qiáng)度

3－7－1 腐蝕的起因

3－7－2 腐蝕的分類

3－7－3 腐蝕速率

3－7－4 電位－pH圖

3－7－5 金屬的鈍化及表面膜

3－7－6 控制腐蝕的途徑

思考題

第4章 熱滲鍍

4－1 概述

4－2 熱滲鍍?cè)?

4－2－1 熱滲鍍的基本過程

4－2－2 滲層的形成條件

4－2－3 滲層的形成及特點(diǎn)

4－2－4 熱滲鍍速率

43TRD滲鍍法

4－3－1 處理方法

4－3－2 影響涂層厚度的因素

4－3－3 鍍層性能

4－3－4 TRD處理的應(yīng)用及與PVD和CVD鍍層性能的比較

4－4 熱浸鍍

4－4－1 熱鍍鋅

4－4－2 熱滲鍍鋁

4－5 滲金屬

4－5－1 滲鉻

4－5－2 滲硼

4－5－3 滲其它元素

4－5－4 多元共滲

4－6 離子轟擊滲鍍?cè)?

4－6－1 概述

4－6－2 氣體的放電過程

4－6－3 氣體放電方式及其伏安特性曲線

4－6－4 輝光放電的光區(qū)和有關(guān)特性曲線

4－6－5 陰極濺射

4－6－6輝光放電中的化學(xué)反應(yīng)

4－7 離子氮化

4－7－1 離子氮化機(jī)理

4－7－2 離子氮化裝置

4－7－3 主要工藝參數(shù)對(duì)氮化層組織的影響

4－7－4 鋼離子氮化后的性能

4－7－5 離子氮化與其它氮化方法的比較

4－7－6 離子氮化的應(yīng)用

4－8 離子滲碳

4－8－1 離子滲碳原理

4－8－2 等離子滲碳的特點(diǎn)

4－8－3 等離子滲碳的應(yīng)用

思考題

第5章 熱噴涂

5－1 概述

5－1－1 熱噴涂方法的分類

5－1－2 熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)

5－1－3 熱噴涂技術(shù)與其它表面技術(shù)的比較

5－1－4 熱噴涂技術(shù)的發(fā)展

5－1－5 各種熱噴涂方法比較

5－2 熱噴涂的一般原理

5－2－1 粒子流的特點(diǎn)

5－2－2 涂層的形成

5－2－3 噴涂粒子與基體的結(jié)合強(qiáng)度

5－3 火焰噴涂

5－3－1 線材火焰噴涂

5－3－2 粉末火焰噴涂

5－3－3 基體表面預(yù)處理

5－3－4 火焰噴涂的應(yīng)用

5－4 等離子噴涂

5－4－1 等離子的形成及其特點(diǎn)

5－4－2 等離子弧噴涂原理

5－4－3 等離子噴涂設(shè)備

5－4－4 等離子噴涂工藝

5－4－5 等離子噴涂的應(yīng)用

5－4－6 等離子噴涂法的新進(jìn)展

5－5 爆炸噴涂和超音速噴涂

5－5－1 爆炸噴涂

5－5－2 超音速噴涂

5－6 熱噴涂用材

5－6－1 金屬、合金及陶瓷噴涂線材

5－6－2 非復(fù)合型熱噴涂用粉末

5－6－3 復(fù)合型熱噴涂用粉末

5－7 熱噴涂涂層的特性

5－7－1 熱噴涂涂層的基本特點(diǎn)

5－7－2 防銹防蝕性能

5－7－3 耐磨性能

5－7－4 耐高溫性能

5－7－5 熱噴涂涂層的改質(zhì)

5－8 涂層設(shè)計(jì)

5－8－1 噴涂工藝的選擇原則

5－8－2 根據(jù)使用條件設(shè)計(jì)熱噴涂層

5－8－3 噴涂材料的選擇原則

思考題

第6章 堆焊

6－1 概述

6－1－1 堆焊概念

6－1－2 堆焊金屬組織的一般規(guī)律

6－2 異種金屬熔焊（堆焊）理論

6－2－1 熔合區(qū)的形成與結(jié)構(gòu)

6－2－2 擴(kuò)散過渡層的產(chǎn)生

6－2－3 碳化物形成元素對(duì)擴(kuò)散層的影響

6－2－4 非碳化物形成元素對(duì)擴(kuò)散層的影響

6－2－5 液相合金元素向固相中的擴(kuò)散

6－3 手工電弧堆焊

6－3－1 手工電弧堆焊工藝

6－3－2 堆焊材料

6－3－3 堆焊材料的選擇

6－3－4 手工堆焊的幾個(gè)要點(diǎn)

6－4 埋弧自動(dòng)堆焊

6－4－1 埋弧自動(dòng)堆焊原理

6－4－2埋弧自動(dòng)堆焊設(shè)備

6－4－3 埋弧自動(dòng)堆焊用材

6－4－4 埋弧自動(dòng)堆焊工藝規(guī)范

6－5 振動(dòng)電弧堆焊

6－5－1 振動(dòng)電弧堆焊基本原理

6－5－2 振動(dòng)電弧堆焊主要設(shè)備

6－5－3 振動(dòng)電弧堆焊工藝規(guī)范

6－6 等離子噴焊與氧乙炔粉末噴焊

6－6－1 等離子噴焊

6－6－2 氧－乙炔火焰金屬粉末噴焊

6－7 其它堆焊方法

6－7－1 氣體保護(hù)堆焊法的特點(diǎn)

6－7－2 電渣堆焊

思考題

第7章 電鍍

7－1 概述

7－2 電沉積的基本原理

7－2－1 電鍍?nèi)芤?

7－2－2 金屬的電沉積過程

7－2－3 金屬離子的放電位置

7－3 金屬的電結(jié)晶

7－3－1 過電位在電結(jié)晶中的意義

7－3－2 電極反應(yīng)與極化

7－3－3 形核理論

7－3－4 螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)理論

7－3－5 鍍層的組織結(jié)構(gòu)

7－4 影響電鍍層質(zhì)量的基本因素

7－4－1 鍍液的影響

7－4－2 電鍍規(guī)范的影響

7－4－3 pH值及析氫的影響

7－4－4 基體金屬對(duì)鍍層的影響

7－4－5 前處理的影響

7－5合金電鍍

7－5－1 電鍍合金的特點(diǎn)

7－5－2 合金電鍍?cè)?

7－5－3 合金共沉積的類型

7－5－4 陰極極化曲線在合金共沉積理論中的作用

7－5－5 電鍍合金的陽極

7－6 復(fù)合鍍

7－6－1 復(fù)合鍍層的沉積機(jī)理

7－6－2 復(fù)合鍍的條件

7－6－3 復(fù)合鍍的性能特點(diǎn)及應(yīng)用

7－7 電刷鍍

7－7－1 電刷鍍的原理與特點(diǎn)

7－7－2 刷鍍電源

7－7－3 刷鍍?nèi)芤?

7－7－4 刷鍍工藝簡(jiǎn)介

7－7－5 刷鍍技術(shù)的應(yīng)用

思考題

第8章 化學(xué)鍍

8－1 概述

8－1－1 離子還原的電子來源

8－1－2 化學(xué)鍍的條件

8－1－3 化學(xué)鍍的特點(diǎn)

8－2 化學(xué)鍍鎳

8－2－1 化學(xué)鍍鎳原理

8－2－2 化學(xué)鍍鎳工藝

8－2－3 化學(xué)鍍鎳層的組織結(jié)構(gòu)和性能

8－2－4 化學(xué)鍍鎳合金技術(shù)的發(fā)展前景

8－3 化學(xué)鍍銅

8－3－1 化學(xué)鍍銅原理

8－3－2 化學(xué)鍍銅工藝

思考題

第9章 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜

9－1 概述

9－1－1 轉(zhuǎn)化膜形成的基本方式

9－1－2 轉(zhuǎn)化膜的基本用途

9－1－3 轉(zhuǎn)化膜技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向

9－2 化學(xué)成膜的基礎(chǔ)理論

9－2－1 磷酸鹽膜化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

9－2－2 鉻酸鹽膜化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

9－2－3 草酸鹽膜化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

9－2－4 化學(xué)氧化機(jī)理

9－3 鋁的電化學(xué)氧化理論

9－3－1 一般原理

9－3－2 鋁上陽極氧化膜的形成

9－3－3 氧化膜的微觀結(jié)構(gòu)

9－4 磷化膜

9－4－1 假轉(zhuǎn)化型磷化（成膜溶液的磷化）

9－4－2 轉(zhuǎn)化型磷化（非成膜型溶液的磷化）

9－5 鉻酸鹽膜

9－5－1 鉻酸鹽膜成膜工藝

9－5－2 鉻酸鹽膜的性質(zhì)

9－6 鋁的陽極氧化工藝及性質(zhì)

9－6－1鋁的陽極氧化工藝

9－6－2 鋁的陽極氧化膜的性質(zhì)

9－7 化學(xué)氧化與草酸鹽鈍化

9－7－1化學(xué)氧化

9－7－2 草酸鹽鈍化

9－8溶膠凝膠成膜

9－8－1概述

9－8－2 溶膠－凝膠工藝

9－8－3溶膠－凝膠膜的應(yīng)用

思考題

第10章 金屬表面彩色化

10－1 金屬表面著色機(jī)理

10－1－1 電解發(fā)色法

10－1－2 涂料浸漬著色法

10－1－3　電解著色法（二步法）

10－2　鋁和鋁合金的著色

10－2－1 電解發(fā)色工藝

10－2－2 氧化膜染色工藝

10－2－3 電解著色工藝

10－2－4 采用周期換向電流所得的鋁氧化層的特殊著色法

10－3 鉻酸鹽及磷酸鹽鈍化膜的彩色

10－3－1 鉻酸鹽膜的彩色

10－3－2 磷化膜的彩色

10－4化學(xué)法生成彩色氧化膜

10－4－1 化學(xué)彩色氧化膜工藝

10－4－2 不銹鋼的化學(xué)彩色

10－4－3 銅的化學(xué)彩色氧化膜

思考題

第11章 涂料及涂裝

11－1 概述

11－1－1 涂料及其進(jìn)步

11－1－2 涂料的性能及特點(diǎn)

11－1－3 涂料的基本組成

11－1－4 涂料的分類

11－2 高分子涂料成膜機(jī)理

11－2－1 涂膜形成的物理化學(xué)變化

11－2－2 非交聯(lián)型成膜

11－2－3 交聯(lián)型成膜

11－3 涂膜防護(hù)機(jī)理

11－3－1 涂膜對(duì)介質(zhì)的屏蔽作用

11－3－2 電解質(zhì)對(duì)涂膜的滲透

11－3－3 防銹顏色的防蝕機(jī)理

11－3－4 涂膜的綜合防蝕作用

11－3－5涂膜的破壞

11－4 涂料品種簡(jiǎn)介

11－4－1 一般涂料

11－4－2 水性涂料

11－4－3 粉末涂料

11－4－4 元素有機(jī)聚合物涂料

11－4－5橡膠涂料

11－4－6特殊用途的涂料

11－5 涂裝方法簡(jiǎn)介

11－5－1 一般涂裝方法

11－5－2靜電涂裝法

11－5－3 電泳涂裝法

11－5－4 粉末靜電噴涂法

11－5－5 其它粉末涂覆法

思考題

第12章 氣相沉積

12－1概述

12－2 物理氣相沉積（PVD）

12－2－1　氣相沉積的基本過程

12－2－2 蒸發(fā)鍍膜

12－2－3 濺射鍍膜

12－2－4 離子鍍膜

12－3 化學(xué)氣相沉積（CVD）

12－3－1 CVD的化學(xué)反應(yīng)和特點(diǎn)

12－3－2　CVD的方法

12－3－3 CVD的應(yīng)用

12－3－4 金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積（MOCVD ）

12－3－5 等離子體輔助化學(xué)氣相沉積（PCVD ）

12－3－6　激光化學(xué)氣相沉積（LCVD）

12－4　PVD和CVD兩種工藝的對(duì)比

12－5 膜/基體系的選擇

12－5－1 硬質(zhì)膜的選材

12－5－2 硬質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系

思考題

第13章 高能束表面改性

13－1 概述

13－2 激光束與材料表面的交互作用

13－2－1 激光器的種類

13－2－2 激光束與金屬的交互作用

13－2－3 激光加工的種類

13－3 激光相變硬化

13－3－1 激光相變硬化中的幾個(gè)問題

13－3－2激光相變硬化的特點(diǎn)

13－3－3 激光相變硬化的效果

13－3－4 激光相變硬化的實(shí)際應(yīng)用

13－3－5 激光熔化淬火

13－3－6 激光非晶化

13－3－7 激光退火

13－3－8 激光沖擊硬化

13－4 激光表面合金化與激光熔覆

13－4－1 激光表面合金化

13－4－2 表面激光熔覆

13－5 離子注入基本原理與特點(diǎn)

13－5－1 注入離子的產(chǎn)生

13－5－2 注入元素的濃度分布

13－5－3 離子注入改性的一般機(jī)理

13－5－4 離子注入的極限濃度

13－6 離子注入技術(shù)的應(yīng)用

13－6－1 離子注入技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

13－6－2用離子注入改變材料的摩擦磨損性能

13－6－3 離子注入對(duì)疲勞性能的影響

13－6－4 離子注入在腐蝕工程中的應(yīng)用

13－6－5 離子注入――研究合金基礎(chǔ)理論的工具

13－6－6 離子注入發(fā)展動(dòng)向

13－7 電子束技術(shù)

13－7－1 電子束對(duì)材料表面的作用

13－7－2 電子束加熱和冷卻

13－7－3 電子束表面改性

思考題

第14章 表面分析與測(cè)試

14－1 表面分析

14－1－1 表面分析的一般概念

14－1－2 表面分析方法概述

14－1－3 探針與材料表面的相互作用

14－1－4 表面成分分析技術(shù)

14－1－5 表面結(jié)構(gòu)分析技術(shù)

14－2 表面機(jī)械性能測(cè)試

14－2－1 表面硬度的測(cè)試

14－2－2 結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)試

14－2－3 膜層殘余應(yīng)力的測(cè)量

14－2－4 耐磨性能試驗(yàn)

14－2－5 膜層脆性測(cè)試法

14－3 表面物理性能測(cè)試

14－3－1 表面粗糙度的測(cè)試

14－3－2 膜厚的測(cè)試

14－3－3 耐熱性能測(cè)試

14－3－4 絕緣性能測(cè)試

14－4 表面化學(xué)性能測(cè)試

14－4－1孔隙度測(cè)試

14－4－2 耐腐蝕性能測(cè)試

思考題

主要參考文獻(xiàn)

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書首先從理論上論述了固體表面的晶體構(gòu)造、理化特點(diǎn)以及表面強(qiáng)度等問題；然后就表面工程中10個(gè)

大類表面技術(shù)的原理、工藝特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了論證和說明；最后介紹了表面工程中常用的一些分析和測(cè)試

方法。本書適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)了理論性，突出了先進(jìn)性，對(duì)于近一二十年來世界上出現(xiàn)的或迅速發(fā)展起來的表面工

程新工藝、新成果都作了必要的論述。

本書主要供高等院校本科生或研究生作為教材使用，適用于材料科學(xué)與工程、機(jī)械制造、能源動(dòng)力、化學(xué)

工程以及其它與表面處理有關(guān)的專業(yè)，對(duì)于從事表面處理工作的科技人員也是一本很有價(jià)值的參考書。

材料導(dǎo)論課程背景

材料學(xué)科發(fā)展迅速，為材料類專業(yè)教育適應(yīng)國(guó)際化帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。材料科學(xué)與工程是科技發(fā)展的先導(dǎo)和基礎(chǔ)，材料已用于各領(lǐng)域。 為了解決材料類型、材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能、材料的制備、討論材料的前沿發(fā)展等一系列問題，北京化工大學(xué)開設(shè)了材料導(dǎo)論課程。

材料導(dǎo)論課程定位

材料導(dǎo)論課程采用中英雙語講授，使學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)積累材料學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)英語知識(shí)，培養(yǎng)、提高學(xué)習(xí)者在材料科學(xué)與工程專業(yè)領(lǐng)域的國(guó)際交流能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)知識(shí)、了解材料科學(xué)前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)、在中國(guó)國(guó)內(nèi)外進(jìn)行進(jìn)一步的深造和科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。課程設(shè)置和學(xué)習(xí)有利于培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的材料領(lǐng)域高素質(zhì)創(chuàng)新人才。

材料導(dǎo)論適應(yīng)對(duì)象

材料導(dǎo)論課程適用于材料相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生，作為專業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行學(xué)習(xí)；適用于機(jī)械、電子、環(huán)境、生物工程等其他相關(guān)專業(yè)方向的本科生，作為選修課進(jìn)行學(xué)習(xí)；也適用于具有一定材料科學(xué)基礎(chǔ)及材料性能相關(guān)知識(shí)的社會(huì)人士進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2019年1月8日，材料導(dǎo)論課程被教育部認(rèn)定為國(guó)家精品在線開放課程。

建筑學(xué)導(dǎo)論(21世紀(jì)全國(guó)本科院校土木建筑類創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材)2100433B