表面工程复习题及答案~.pdf

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1、-材料外表工程复习题材料外表工程复习题一、名词解释一、名词解释外表工程技术：为满足特定的工程需求，使材料或零部件外表具有特殊的成分、外表工程技术：为满足特定的工程需求，使材料或零部件外表具有特殊的成分、构造和性能构造和性能(或功能或功能)的化学、物理法与工艺。的化学、物理法与工艺。外表能：格意义上指材料外表的能，包括原子的动能、原子间的势能以及原子中外表能：格意义上指材料外表的能，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。原子核和电子的动能和势能等。干净外表：材料表层原子构造的期性不同于体，但其化学成分仍与体一样的外干净外表：材料表层原子构造的期性不同于体，但其化学成分

2、仍与体一样的外表。表。清洁外表：一般指零件经过清洗清洁外表：一般指零件经过清洗(脱脂、浸蚀等脱脂、浸蚀等)以后的外表。以后的外表。区别：干净外表允有吸附物，但其覆盖的几率应该非常低。干净外表只有用特殊区别：干净外表允有吸附物，但其覆盖的几率应该非常低。干净外表只有用特殊的法才能得到。清洁外表易于实现，只要经过常规的清洗过程即可。干净外表的的法才能得到。清洁外表易于实现，只要经过常规的清洗过程即可。干净外表的 清洁程度比清洁外表高。清洁程度比清洁外表高。吸附作用：物体外表上的原子或分子力场不饱和，有吸引围其它物质吸附作用：物体外表上的原子或分子力场不饱和，有吸引围其它物质(主要是气主要是气体、液

3、体体、液体)分子的能力。分子的能力。磨损：相对运动的物质摩擦过程中不断产生损失或剩余变形的现象。磨损：相对运动的物质摩擦过程中不断产生损失或剩余变形的现象。腐蚀：材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏。腐蚀：材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏。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(实际电极电位实际电极电位)比初始电位差要小得多的现象。比初始电位差要小得多的现象。钝化：由于金属外表状态的改变引起金属外表活性的突然变化，使外表反响速度钝化：由于金属外表状态的改变引起金属外表活性的突然变化，使

4、外表反响速度急剧降低的现象。急剧降低的现象。(阳极反响受阻的现象阳极反响受阻的现象)外表淬火：用特定热源将钢铁材料外表快速加热到外表淬火：用特定热源将钢铁材料外表快速加热到 Ac3(对亚共析钢对亚共析钢)或者或者 Ac1(对对过共析钢过共析钢)之上之上(奥氏体化奥氏体化)，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，形成外表强化，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，形成外表强化层的工艺过程。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外表，使表层材料喷丸强化：利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的外表，使表层材料在再结晶温度之下产生弹、塑性变形，并呈现较大的剩余压应力，从而提

5、高工件在再结晶温度之下产生弹、塑性变形，并呈现较大的剩余压应力，从而提高工件外表强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的外表工程技术。外表强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的外表工程技术。(喷丸强化技术喷丸强化技术)热扩渗：将工件放在特殊介质中加热，使介质中热扩渗：将工件放在特殊介质中加热，使介质中*一种或几种元素渗入工件外一种或几种元素渗入工件外表，形成合金层表，形成合金层(或掺杂层或掺杂层)的工艺。的工艺。(化学热处理技术化学热处理技术)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

6、外表形成涂层的工艺过程。料分散细化并高速撞击到基体外表形成涂层的工艺过程。热喷焊：采用热源使涂层材料在基体外表重新熔化或局部熔化，实现涂层与基体热喷焊：采用热源使涂层材料在基体外表重新熔化或局部熔化，实现涂层与基体之间、涂层颗粒之间的冶金结合，消除隙的外表处理技术。之间、涂层颗粒之间的冶金结合，消除隙的外表处理技术。(喷焊喷焊)堆焊：在零件外表熔敷上一层耐磨、耐蚀、耐热等具有特殊性能合金层的技术。堆焊：在零件外表熔敷上一层耐磨、耐蚀、耐热等具有特殊性能合金层的技术。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

7、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，在基体外表上获得结合极，以欲镀金属或其它惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体外表上获得结合结实的金属膜的外表工程技术。结实的金属膜的外表工程技术。化学镀：在无外加电流的状态下，借助适宜的复原剂，使镀液中的金属离子复原化学镀：在无外加电流的状态下，借助适宜的复原剂，使镀液中的金属离子复原成金属，并沉积到零件外表的一种镀覆法。成金属，并沉积到零件外表的一种镀覆法。.z.-复合电镀：在电镀或化学镀溶液中参加非溶性的固体微粒，并使其与主体金属共复合电镀：在电镀或化学镀溶液中参加非溶性的固体微粒，并使其与主体金属共沉积在基体外表，或把长纤维埋入

8、或卷缠于基体外表后沉积金属，形成一层金属沉积在基体外表，或把长纤维埋入或卷缠于基体外表后沉积金属，形成一层金属基的外表复合材料的过程。基的外表复合材料的过程。(弥散镀、分散镀弥散镀、分散镀)转化膜技术：通过化学或电化学法，使金属外表形成稳定的化合物膜层而不改变转化膜技术：通过化学或电化学法，使金属外表形成稳定的化合物膜层而不改变其金属外观其金属外观(形状及几尺寸形状及几尺寸)的一类技术。的一类技术。真空蒸发镀膜：在真空室，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分真空蒸发镀膜：在真空室，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子从外表气化逸出，形成蒸气流，入射到固体基片子从外表气化逸

9、出，形成蒸气流，入射到固体基片/基板基板/衬底、工件外表，衬底、工件外表，凝结形成固态薄膜的法。凝结形成固态薄膜的法。溅射镀膜：用高能粒子轰击固体外表，通过能量传递，使固体的原子或分子逸出溅射镀膜：用高能粒子轰击固体外表，通过能量传递，使固体的原子或分子逸出外表并沉积在基片或工件外表形成薄膜的法。外表并沉积在基片或工件外表形成薄膜的法。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，将蒸发物质或其反响物镀在基片上。极上，在气体离子和蒸发物质的轰击下，将蒸发物质或其反响

10、物镀在基片上。二、简答题二、简答题1、外表工程技术的涵、外表工程技术的涵(分类分类)；外表改性技术、外表合成材料技术、外表加工技术、外表加工三维合成技术外表改性技术、外表合成材料技术、外表加工技术、外表加工三维合成技术2 2、外表工程技术的特点与意义；、外表工程技术的特点与意义；外表工程技术具有一般整体材料加工技术不具备的优点。外表工程技术具有一般整体材料加工技术不具备的优点。1主要作用在基材外表，对远离外表的基材部组织与性能影响不大。因此，可主要作用在基材外表，对远离外表的基材部组织与性能影响不大。因此，可以制备外表性能与基材性能相差很大的复合材料。以制备外表性能与基材性能相差很大的复合材料

11、。2采用外表涂采用外表涂(镀镀)、外表合金化技术取代整体合金化，使普通、廉价的材料外、外表合金化技术取代整体合金化，使普通、廉价的材料外表具有特殊的性能，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表具有特殊的性能，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，降低生产本钱。耐磨性和耐蚀性，提高劳动生产率，降低生产本钱。3可以兼有装饰和防护功能，有力推动了产品的更新换代。可以兼有装饰和防护功能，有力推动了产品的更新换代。4外表薄膜技术和外表微细加工技术具有微细加工功能，是制作大规模集成电外表薄膜技术和外表微细加工技术具有微细加工功能，是制作大规模集

12、成电路、光导纤维和集成光路、太阳能薄膜电池等元器件的根底技术。路、光导纤维和集成光路、太阳能薄膜电池等元器件的根底技术。5二维的外表处理技术已开展成为三维零件制造技术生长型制造法，不仅二维的外表处理技术已开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本钱，亦使设计与生产速度成倍提高。大幅度降低了零部件的制造本钱，亦使设计与生产速度成倍提高。6外表工程技术已成为制备新材料的重要法，可以在材料外表制备整体合金化外表工程技术已成为制备新材料的重要法，可以在材料外表制备整体合金化难以做到的特殊性能合金等。难以做到的特殊性能合金等。3 3、外表工程技术中结合界面的类型及其结合强度的特

13、点；、外表工程技术中结合界面的类型及其结合强度的特点；1冶金结合界面冶金结合界面 特点：结合强度很高，可以承受较大的外力或载荷，不易在特点：结合强度很高，可以承受较大的外力或载荷，不易在服役过程中发生剥落。服役过程中发生剥落。2扩散结合界面扩散结合界面 特点：覆层与基材之间的成分梯度变化，并形成了原子级别特点：覆层与基材之间的成分梯度变化，并形成了原子级别的混合或合金化。的混合或合金化。3外延生长界面外延生长界面 特点：理论上应有较好的结合强度。具体取决于所形成的单特点：理论上应有较好的结合强度。具体取决于所形成的单晶层与衬底的结合键类型，如分子键、共价键、离子键或金属键等。晶层与衬底的结合键

14、类型，如分子键、共价键、离子键或金属键等。4化学键结合界面化学键结合界面 特点：结合强度较高，界面的韧性较差，外表发生粘连、特点：结合强度较高，界面的韧性较差，外表发生粘连、氧化、腐蚀等化学作用也会产生化学键结合界面。氧化、腐蚀等化学作用也会产生化学键结合界面。.z.-5分子键结合界面分子键结合界面 特点：覆层与基材特点：覆层与基材(或衬底或衬底)之间未发生扩散或化学作用。之间未发生扩散或化学作用。结合强度较低。结合强度较低。6机械结合界面机械结合界面 特点：结合强度不高，但可起辅助作用。特点：结合强度不高，但可起辅助作用。4 4、固体外表的吸咐的种类及特点；、固体外表的吸咐的种类及特点；固体

15、外表的吸附可分为物理吸附和化学吸附两类。固体外表的吸附可分为物理吸附和化学吸附两类。5 5、写出、写出 Young Young 程并说明程并说明 润湿与润湿与 不润湿；不润湿；Young 程：程：Young 程反映了润湿角的大小与三相界面力之间的定量关系：程反映了润湿角的大小与三相界面力之间的定量关系：5 5、外表粗糙度的两种常用表达式；、外表粗糙度的两种常用表达式；6 6、最常见的磨损种类；如通过外表技术提高耐磨性、最常见的磨损种类；如通过外表技术提高耐磨性.磨损分为七类：磨损分为七类：粘着磨损粘着磨损磨粒磨损磨粒磨损最根本的最根本的疲劳磨损疲劳磨损腐蚀磨损腐蚀磨损微动磨损微动磨损冲蚀冲蚀(

16、包括气蚀包括气蚀)磨损磨损高温磨损高温磨损提高零件耐磨性的途径：提高零件耐磨性的途径：1工程构造的合理设计工程构造的合理设计2零件磨损机理预测、分析和耐磨材料的选择零件磨损机理预测、分析和耐磨材料的选择3材料外表耐磨与减摩处理材料外表耐磨与减摩处理7 7、腐蚀按材料腐蚀原理可分为哪两类、腐蚀按材料腐蚀原理可分为哪两类.化学腐蚀、电化学腐蚀化学腐蚀、电化学腐蚀8 8、金属腐蚀的主要形式；金属材料腐蚀控制及防护法；、金属腐蚀的主要形式；金属材料腐蚀控制及防护法；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

17、制及防护法：金属材料腐蚀控制及防护法：1产品合理设计与正确选材产品合理设计与正确选材 2电化学保护电化学保护 3外外表覆层及外表处理表覆层及外表处理 4参加缓蚀剂参加缓蚀剂9 9、外表预处理的作用及主要工序；、外表预处理的作用及主要工序；作用：去除材料外表杂质，露出材料作用：去除材料外表杂质，露出材料(金属金属)本色使并使其处于活化状态，获本色使并使其处于活化状态，获得得 清洁外表甚至清洁外表甚至 干净外表，以提高外表覆层的质量以及覆层与基材的干净外表，以提高外表覆层的质量以及覆层与基材的结合强度。结合强度。外表预处理工序主要包括脱脂、除锈和获取一定程度粗糙度的外表等几局外表预处理工序主要包括

18、脱脂、除锈和获取一定程度粗糙度的外表等几局部。部。.z.-10、形成热扩渗层的根本条件；、形成热扩渗层的根本条件；1)渗入元素必须能够与基体金属形成固溶体或金属间化合物。渗入元素必须能够与基体金属形成固溶体或金属间化合物。2)欲渗元素与基材之间必须有直接接触。欲渗元素与基材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。被渗元素在基体金属中要有一定的渗入速度。4)(对靠化学反响提供活性原子的热扩渗工艺对靠化学反响提供活性原子的热扩渗工艺)该反响必须满足热力学条件。该反响必须满足热力学条件。(产生产生活性原子；活性原子；反响平衡常数反响平衡常数1%。)1111、热扩渗层的形成机理

19、；、热扩渗层的形成机理；1)产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属外表。产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属外表。活性原子的提供式：热激活能法、化学反响法常用法。活性原子的提供式：热激活能法、化学反响法常用法。2)渗剂元素的活性原子吸附在基体金属外表上，随后被基体金属所吸收，形渗剂元素的活性原子吸附在基体金属外表上，随后被基体金属所吸收，形成最初的外表固溶体或金属间化合物，建立热扩渗所必须的浓度梯度。成最初的外表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部扩散，基体金属原子也同时向渗层中扩散，使渗剂元素原子向基体金属部扩散，基体金属原子也同时向渗层中扩散，使

20、扩渗层增厚，即扩渗层成长过程扩渗层增厚，即扩渗层成长过程(简称扩散过程简称扩散过程)。扩散的机理：间隙式扩散、置换式扩散和空位式扩散机理。扩散的机理：间隙式扩散、置换式扩散和空位式扩散机理。1212、常用的热浸渗法及用；、常用的热浸渗法及用；热浸渗工艺种类：热浸渗工艺种类：溶剂法溶剂法(湿法和干法湿法和干法)、氧化复原法、氧化复原法(森吉米尔法森吉米尔法)。两种法是按脱脂除锈、外表。两种法是按脱脂除锈、外表保洁式来分类的。保洁式来分类的。热扩渗锌层具有良好的耐腐蚀能力，更高的硬度和耐磨性。渗铝是一种既可热扩渗锌层具有良好的耐腐蚀能力，更高的硬度和耐磨性。渗铝是一种既可以保持工件的基体韧性，又可以提高外表的抗氧化和耐腐蚀能力的法。以保持工件的基体韧性，又可以提高外表的抗氧化和耐腐蚀能力的法。热浸锌层的耐腐蚀性能：保护膜保护，阴极保护作用。热浸锌层的耐腐蚀性能：保护膜保护，阴极保护作用。.z.