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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。

15、钝化:金属由于介质的作用生成的腐蚀产物如果具有致密的结构,形成了一层薄膜(往往是看不见的),紧密覆盖在金属的表面,则改变了金属的表面状态,使金属的电极电位大大向正方向跃变,而成为耐蚀的钝态。

16、磷化:金属表面与锰、锌等磷酸盐溶液发生化学反应,在其表面形成一层难容磷化膜的工艺。

17、发蓝处理:钢铁的化学氧化。

18、涂料主要是由成膜物质、颜料、溶剂、助剂四部分构成。

19、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。

20、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,消除空隙的技术。

简答题;
1、转化膜区别于电镀层、化学镀层或有机镀层的是什么?
基体金属发生溶解、参与反应;形成的是难溶的化合物膜层;不改变金属外观。

2、电镀和化学镀的区别。

原理上区别就是电镀需要外加的电源和阳极,而化学镀是依靠在金属表面所发生的自催
化反应;电镀无法对一些形状复杂的工件进行表面施镀,但化学镀可以对任何形状进行施镀;化学镀层为非晶态,镀层表面没有任何晶体间隙,而电镀层为典型的晶态镀层;
电镀因为有外加电源,所以镀速要比化学镀快得多;化学镀层的结合力要普遍高于电镀层;化学镀不使用有害物质,所以比电镀要环保一些;化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色,而电镀可以实现很多色彩。

3、热喷焊的基本特点(热喷涂与热喷焊的异同点)
热喷焊层组织致密,冶金缺陷很少,与基体结合强度很强;热喷焊材料必须与基体材料相匹配,喷焊材料和基体范围比热喷涂窄得多;热喷焊工艺中基材的变形比热喷涂大得多;热喷焊层的成分与喷焊材料的原始成分会有一定的差别。

4、封孔处理的目的
填充缝隙,防止和阻止涂层界面处的腐蚀;延长铝和锌防护涂层的寿命;在某些机械部件中防止液体和压力的密封泄漏;防止污染和研磨碎屑碎片进入涂层;保持陶瓷涂层的绝缘强度。

5、气体渗碳的主要方式滴注式气体渗碳、吸热式气氛渗碳和氮基气氛渗碳形成
6、形成热扩渗层的基本条件:
(1)渗入元素必须能够与基体金属形成固溶体和金属间化合物(2)欲渗元素与基材之间必须有直接接触(3)被渗元素在基体接触中要有一定的渗入速度(4)必须具备热力学条件。

7、表面淬火为什么要进行预先热处理:使碳化物和自由铁素体均匀、细小的分布,以便有
利于快速加热时奥氏体的均匀化。

8、为什么中碳钢适合而高碳钢不适合表面淬火:这是由于中碳调质钢经过预先热处理(正
火或调制)以后在进行表面淬火,既可以保证心部有较高的综合力学性能,又使表面具有较高的硬度(》50hrc)和耐磨性,高碳钢表面淬火后表面硬度和耐磨性虽然很高,但心部塑性和韧性较低,只能用于承受较小的冲击与交变载荷下的工具、量具及高冷硬轧辊。

10、表面淬火和热扩渗的异同点:
相同点:(1)都属于表面改性技术(2)都是冶金结合,结合强度高,结合层不易脱落。

不同点:(1)使用材料不同(2)相对表面强度、硬度、心部的韧性,热扩渗优于表面淬火(3)表面淬火的结构组织变化不同于热扩渗,热扩渗的过程中引入了新的化学元素。

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