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。
19.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。
20.清洁表面:一般指零件经过清洗(脱脂、浸蚀等)以后的表面。
21.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。
22.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。
23.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。
24.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。
25.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。
27.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。
28.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。
29.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。
30.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。
31.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。
32.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。
33.复合电镀:在电镀或化学镀溶液中加入非溶性的固体微粒，并使其与主体金属共沉积在基体表面，或把长纤维埋入或卷缠于基体表面后沉积金属，形成一层金属基的表面复合材料的过程。
34.转化膜技术: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形状及几何尺寸)的一类技术。
而不改变其金属外观(35.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。
36.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。
37.离子镀膜:在真空条件下，靠直流电场引起放电，阳极兼作蒸发源，基片放在阴极上，在气体离子和蒸发物质的轰击下，将蒸发物质或其反应物镀在基片上。
二、填空题1. 对于受控喷丸技术，钢制零件一般选用( 铸钢 )或( 铸铁 )弹丸，以得到较深的塑性变形层和较大的残余应力值，但要求获得低粗糙度时，常采用( 玻璃 )弹丸。
不锈钢、铝、钛合金一般也采取( 玻璃 )弹丸。
2. 钢件渗碳后，表面为( 高碳 )钢，心部仍保持( 低碳 )状态。
再通过( 淬火 )及( 低温回火 )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。
3.各种渗碳剂或渗碳气体在高温下产生的活性碳原子是不一样的。
为了评价气氛的渗碳能力，把在给定温度下，钢件表面碳含量与炉中气氛达到( 动平衡 )时，钢件表面的( 实际碳含量 )称为碳势。
4.感应加热表面淬火的原理是利用感应电流的( 集肤效应 )，( 临近效应 )和( 环状效应 )。
5. ( 表面硬度 )、( 渗碳层深度 )和( 心部硬度 )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。
6.热喷涂时，熔滴撞击基材后扩展成( 薄膜 )，撞击时的高能量有助于熔滴的扩展，但会因为( 表面张力 )和( 凝固过程 )而停止扩展，并凝固成一种( 扁平的薄饼状 )结构。
7.采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) )温度以上，然后使其( 快速 )冷却并发生( 马氏体 )转变，形成表面强化层的工艺过程，就称为表面淬火技术。
8.热扩渗时，渗剂元素原子扩散的机理主要有( 间隙式扩散 )、( 置换式扩散 )和( 空位式扩散 )三种。
9.腐蚀按材料腐蚀原理分为( 化学腐蚀 )和( 电化学腐蚀 )两种。
10.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( 压应力 )，而在基体表面产生( 拉应力 )。
喷涂完成后，涂层内部残余应力大小与( 涂层厚度 )成正比。
11.磨损分为( 粘着磨损 )、( 磨粒磨损 )、( 疲劳磨损 )、( 腐蚀磨损 )微动磨损、冲蚀(包括气蚀)磨损高温磨损。
12.离子镀膜是( 真空蒸发 )与( 真空溅射 )相结合的一种镀膜工艺。
13.常用的热喷涂工艺方法有( 火焰喷涂工艺 )、( 电弧喷涂工艺 )和( 等离子喷涂工艺 )。
三、简答题1(表面淬火技术与常规淬火技术有何区别,答:提高加热速度将使钢的相变点温度大幅度提高。
快速加热还可以使奥氏体晶粒及其中的亚结构显著细化。
表面淬火的冷却速度一般比整体淬火的要快。
因此，材料经表面淬火后的硬度值比普通淬火后的要高。
快速加热条件下渗碳体难以充分溶解，形成的奥氏体成分也相当不均匀。
这些不均匀的奥氏体不但促进过冷奥氏体分解，而且在随后的快速淬火过程中分别形成低碳马氏体区域与高碳马氏体区域，造成显微硬度的微观不均匀。
因此，表面淬火之前常需要进行预先热处理。
2(简述复合镀的原理和需要满足的基本条件,答:复合镀是将固体微粒子加入镀液中与金属或合金共沉积，形成一种金属基的表面复合材料的过程。
复合镀需要满足的基本条件:(1)粒子在镀液中是充分稳定的，既不会发生)粒子在镀液中要完全润湿，形成任何化学反应，也不会促使镀液分解。
(2 分散均匀的悬浮液。
(3)镀液的性质要有利于固体粒子带正电荷，即有利于)粒子的粒度要适当。
(5)要有粒子吸附阳离子表面活性剂及金属离子。
(4 适当的搅拌。
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, 答:金属腐蚀的主要形式:局部腐蚀、全面腐蚀和在机械力作用下的腐蚀。
金属材料腐蚀控制及防护方法:(1)产品合理设计与正确选材(2)电化学保护(3)表面覆层及表面处理(4)加入缓蚀剂。
4(简述热喷涂涂层的形成过程。
答:涂层材料经加热熔化和加速----撞击基体----冷却凝固----形成涂层。
其中涂层材料的加热、加速和凝固过程是三个最主要的方面。
一般希望所有涂层材料都完全熔化并一直保持到撞击基体表面之前，并且不产生挥发。
喷涂材料在飞行速度最大时撞击基体的颗粒动能与冲击变形量最大，形成的涂层结合较好。
因此，调整喷嘴与工件的距离到最佳位置非常重要。
熔滴撞击基材后扩展成薄膜，撞击时的高速度有助于熔滴的扩展，但会因为表面张力或凝固过程而停止扩展，并凝固成一种扁平的薄饼状结构。
5.简述离子镀膜的特点,答:膜层与基材结合力高:高能量的离子不仅能打入基材，而且在与基材表面原子撞击时，还放出热，使膜层与基材间形成显微合金层，提高结合强度。
均镀能力强:惰性气体原子在放电时撞击蒸气镀膜粒子，使之分散，提高均镀能力。
基体材料与镀膜材料可以广泛搭配:基材可以是金属、陶瓷、玻璃，塑料等;镀膜材料也可以是金属和各类陶瓷材料。
6(简述常用的热浸渗方法及其应用,答:热浸渗工艺按脱脂除锈、表面保洁方式来分两种:溶剂法(湿法和干法)、氧化还原法(森吉米尔法)。
热渗锌层具有良好的耐腐蚀能力，更高的硬度和耐磨性。