3
偏析
表面原子是从体内分凝出来的外来原子
4
化学吸附
5
化合物
6
台阶
外来原子（超高真空条件下主要是气体）吸 附于表面，并以化学键合
外来原子进入表面，并与表面原子键合形成 化合物
表面不是原子级的平坦，表面原子可以形成 台阶结构
10
2.1.1固体的理想表面和清洁表面
1.清洁表面的结构
Kossel和Stranski提出了单晶表面TLK模型，其中T表 示低晶面指数的平台（Terrace），L表示单分子或单原子高 度的台阶（Ledge），K表示单分子或单原子尺度的扭折外， 还有表面吸附的单原子（A）以及表面空位（V）。
外摩擦：摩擦仅与两物体接触部分的表面相互作用有关，而 与物体内部状态无关。
内摩擦：阻碍同一物体各部分之间相对移动的摩擦。
17
3.1 摩擦
3.1.1摩擦的定义和分类
静摩擦
根据摩擦副的运动和表面情况分类： 摩擦
根据摩擦副的运动形式分类：摩擦
滑动摩擦
滚动摩擦
根据摩擦副表面的润滑状态分类：
摩擦
根据摩擦副所处的工作条件分类摩：擦
残余变形称为磨损。
目前较通用的分类方法是按照磨损机理的分类方法为基础，将磨损分为：
<1>粘着磨损：当摩擦面发生相对滑动时，由于固相焊合作用产生粘着点，该点在剪 切力作用下变形以致断裂，使材料从一个表面迁移到另一个表面造成的磨损。
20
3.2 磨损
3.2.1磨损的定义和分类 <2>磨料磨损：由于一个表面硬的凸起部分和另一个表面接
④表面改性
7
第2章 固体表面的物理化学特征
8
2.1.1固体的理想表面和清洁表面
清洁表面
☆ 指在特殊环境中经过特殊处理后获得的表面，是不存在任 何污染的化学纯表面，即不存在吸附、催化反应或杂质扩散 等物理、化学效应的表面。
☆ 清洁表面是相对于受环境污染的表面而言的。只有用特殊 的方法，如高温热处理、离子轰击加退火、真空解理、真空 沉积、场致蒸发等才能得到清洁表面。
出现化学吸附和物理吸附同时存在的现象。而且，气体先进行物理吸附再发生化学
吸附要比先解离再发生化学吸附容易得多。
15
第3章 表面摩擦与磨损
16
3.1 摩擦
3.1.1摩擦的定义和分类 两个相互接触物体在外力作用下发生相对运动或具有
相对运动趋势时，在接触面间产生切向的运动阻力，这一 阻力称为摩擦力，这种现象称为摩擦。
触，或者在两个摩擦面之间存在着硬的颗粒，或者这些颗 粒嵌入两个摩擦面中的一个面里，在发生相对运动后，使 两个表面中的某一个面的材料发生位移而造成的磨损。
21
3.2 磨损
3.2.1磨损的定义和分类 <3>表面疲劳磨损：在滚动接触过程中，由于交变接触应力
的作用而产生表面接触疲劳，使材料表面出现麻点或脱落 的现象。 <4>腐蚀磨损：摩擦表面与周围介质发生化学反应而生成腐 蚀产物，进一步摩擦后这些腐蚀产物会被磨去，如此重复 所造成的材料损伤称为腐蚀磨损。
材料表面工程
概述
第1章 绪 论
2
材料表面工程的定义
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。
3
1.1 表面工程技术的意义、目的、途径和应用
1.1.1 表面工程技术的意义
⑴ 避免和减少经济损失 ⑵ 赋予材料表面功能特性
9
2.1.1固体的理想表面和清洁表面
1.清洁表面的结构
几种清洁表面结构和特点
序号 名称
1
驰豫
2
重构
结构示意图
特点
表面最外层原子与第二层原子之间的距离不 同于体内原子间距（缩小或增大；也可以是 有些原子间距增大，有些减小）
在平行基底的表面上，原子的平移对称性与 体内显著不同，原子位置作了较大幅度的调 整
<2>化学吸附： 气体和固体之间发生了电子的转移，二者产 生了化学键力，其作用力和化合物中原子之间形成化学键 的力相似，较范德华力大的多。 但并不是任何气体在任 何表面上都可以发生化学吸附。
14
2.2.1 吸附现象
比较项 吸附热 吸附力 吸附层
吸附选择性 吸附速率
吸附活化能
吸附温度 吸附层结构
表2-2 物理吸附与化学吸附的区别
5
1.1 表面工程技术的意义、目的、途径和应用
1.1.3 表面工程技术的途径
①施加各种覆盖层， ②采用各种表面改性技术。
6
1.2 表面工程技术的分类、技术内容及发展
1.2.1 表面工程技术的分类 表面工程技术可以从不同的角度进行归类、分类。例如
按照作用原理，表面工程技术可以分为以下4种基本类型： ①原子沉积 ②颗粒沉积 ③整体覆盖
11
2.1.2 固体的实际表面
12
2.1.3固体表面的成分偏聚
合金的表面成分不同于合金的整体平均成分。这种现 象称为表面偏聚。 表面偏聚： （1）溶质原子在表面偏聚（正偏聚）
（2）表面溶质原子减少（副偏聚） 表面偏聚： （1）平衡偏聚
（2）非平衡偏聚
13
2.2.1 吸附现象
<1>物理吸附： 任何气体在其临界温度以下，都会在其和固 体表面之间的范德华力作用下，被固体吸附。但两者之间 没有电子转移，
正常摩擦
动摩擦
纯净摩擦 干摩擦 边界润滑摩擦 流体润滑摩擦 固体润滑摩擦
特殊工况条件下的摩擦
18Biblioteka 3.1 摩擦3.1.3影响摩擦的因素 1.材料性能：弹性模量，晶粒尺寸，强度和硬度等 2.接点长大：摩擦系数增加 3. 摩擦环境：载荷，速度，温度，表面膜等
19
3.2 磨损
3.2.1磨损的定义和分类 磨损：物体相对运动时，相对运动表面的物质不断损失或产生
(3) 提高产品的可靠性、稳定性
⑷ 节约材料、节约能源
4
1.1 表面工程技术的意义、目的、途径和应用
1.1.2 表面工程技术的目的 现在表面工程技术的应用已经十分广泛。 对于固体材料来说，使用表面工程技术的主要目的是： ①提高材料抵御环境作用的能力； ②赋予材料表面某种功能特性，包括光、电、磁、热、声、 吸附、分离等各种物理和化学性能； ③实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件等。
物理吸附 近于液化热（1～40KJ·MOL-1）
化学吸附 近于反应热（1～40KJ·MOL-1）
范德华力 弱 单分子层或多分子层
无 快 不需
化学键力 强 仅单分子层
有 慢 需要、且很高
低温 基本同吸附质分子结构
较高温度 形成新的化合态
虽然二者有明显的区别，但二者并不是孤立的、截然分开的，在固体表面上常常会