2.等离子体热扩渗技术
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一、名词解释表面工程技术:为满足特定的工程需求,使材料或零部件的表面具有特殊成分、结构和性能(或功能)的化学、物理方法洁净表面:材料表层原子结构的周期性不同于体内,但其化学成分与体内相同的表面。
极化:腐蚀电池工作时,阴、阳两极之间有电流通过,使得其电极电位值与初始电位值有一定的偏离,使阴阳两极之间的电位差比初始电位差要小得多,这种现象称为极化现象。
热喷焊技术: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。
堆焊技术: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的技术。
物理气相沉积:在真空条件下,以各种物理方法产生的原子或分子沉积在基材上,形成薄膜或涂层的过程。
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。
润湿:液体在固体表面上的铺展技术。
等离子体热扩渗:利用低真空中气体辉光放电产生的离子轰击工件表面,形成热扩渗层的工艺过程。
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而不改变其金属外观的一类技术。
吸附作用:物体表面上的原子或分子力场不饱和,有吸引周围其他物质分子的能力。
表面能:严格意义上指材料表面的内能,它包括原子的动能、原子间的势能以及原子中原子核和电子的动能和势能等。
腐蚀:材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏。
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。
表面淬火: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Ac3 (对过共析钢)之上,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。
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。
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。
表面工程学复习名词解释表面能: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。
表面扩散:是指原子、离子、分子以及原子团在固体表面沿表面方向的运动。
当固体表面存在化学势梯度场,扩散物质的浓度变化或样品表面的形貌变化时,就会发生表面扩散。
洁净表面:尽管材料表面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。
清洁表面:一般之零件经过清洗(脱脂、侵蚀)以后的表面。
滚光:将零件放入盛有磨料和化学溶液的滚筒中,借滚筒的旋转使零件与磨料、零件与零件表面相互摩擦,以达到清理零件表面的过程。
电化学抛光:电解抛光是以被抛工件为阳极,不溶性金属为阴极,两极同时浸入到电解槽中,通以直流电而产生有选择性的阳极溶解,从而达到工件表面光亮度增大的效果。
表面淬火:采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到AC3或AC1之上,然后使其快速冷却,形成表面强化层的工艺过程。
表面形变强化:在金属的表面形变过程中当外力超过屈服强度后,要塑性变形继续进行必须不断增加外力,从而在真实的应力-应变曲线上表现为应力不断上升。
等离子体热扩渗: 利用低真空中气体辉光放电产生的离子轰击工件表面,形成热扩渗层的工艺过程。
液体热扩渗:将工件浸渍在熔融的液体中,使表面渗入一种或几种元素的热扩渗工艺方法。
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。
复合镀: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,或把长纤维迈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。
合金镀:在一种溶液中,两种或两种以上金属离子在阴极上共沉积,形成均匀细致镀层的过程。
堆焊:在零件表面熔覆一层耐磨、耐蚀、耐热等具有特殊性能合金属的技术。
热喷焊:采用热源使涂层料在机基体表面重新融化或部分熔化,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。
《材料表面工程》考试要点二、简答题1、表面工程技术的特点与意义;(1)主要作用在基材表面,对远离表面的基材内部组织与性能影响不大。
因此,可以制备表面性能与基材性能相差很大的复合材料。
(2)采用表面涂(镀)、表面合金化技术取代整体合金化,使普通、廉价的材料表面具有特殊的性能,不仅可以节约大量贵重金属,而且可以大幅度提高零部件的耐磨性和耐蚀性,提高劳动生产率,降低生产成本。
(3)可以兼有装饰和防护功能,有力推动了产品的更新换代。
(4)表面薄膜技术和表面微细加工技术具有微细加工功能,是制作大规模集成电路、光导纤维和集成光路、太阳能薄膜电池等元器件的基础技术。
(5)二维的表面处理技术已发展成为三维零件制造技术(生长型制造法),不仅大幅度降低了零部件的制造成本,亦使设计与生产速度成倍提高。
(6)表面工程技术已成为制备新材料的重要方法,可以在材料表面制备整体合金化难以做到的特殊性能合金等。
5. 写出Young方程,并用图示法说明“润湿”与“不润湿”;4、写出Young方程,并用图示法说明“润湿”与“不润湿”;Young方程:润湿的定义:7、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)、表面覆层和表面处理;4)、加入缓蚀剂。
8. 表面预处理的工序包括哪些答:表面预处理是表面工程技术能否成功实施的关键因素。
主要工序包括:机械性清理,脱脂,化学浸蚀、抛光和电化学抛光,脱脂—浸蚀综合处理等。
9、形成热扩渗层的基本条件及机理;基本条件:(1)渗入元素必须能够与基体金属形成固溶体或金属件化合物;(2)欲渗元素与基体之间必须有直接接触;(3)被渗元素在基体金属中要有一定的渗入速度;对靠化学反应提供活性原子的热扩渗:(4)该反应必须满足热力学条件。
机理:(1)产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属表面;(2)渗剂元素的活性原子吸附在基体金属表面上,随后被基体金属所吸收,形成最初的表面固溶体或金属间化合物,建立热扩渗所必须的浓度梯度;(3)渗剂元素原子向基体金属内部扩散,基体金属原子也同时向渗层中扩散,使扩散层增厚。