表面工程的理論與技術

前言

隨著科學技術的進步和生產發(fā)展的需求，表面工程做為一門新型的綜合性學科，在國內外得到了迅速發(fā)展，尤其是在當今全球循環(huán)經濟和低碳經濟發(fā)展的需求下，表面工程在機械、材料、冶金、化工、軍工等領域得到了廣泛的應用。實踐證明，表面工程的運用能有效改善材料表面性能，延長零件的使用壽命，并能有效節(jié)約資源能源，減少環(huán)境污染，具有很高的投入產出比。特別是一些常用的表面工程技術已成為提高產品質量，實施設備維修和技術改造的有力保障。由于表面工程對生產的巨大推動作用，表面工程成為了近20年來發(fā)展最快的學科之一，已成為現(xiàn)代制造技術的重要組成部分，為制造業(yè)和維修、再制造領域注入了活力，推動了制造業(yè)的技術進步，并成為具有中國特色的、自主創(chuàng)新的再制造產業(yè)的關鍵技術支撐。表面工程一直以來在不斷完善自身的學科體系。理論上，表面工程在有關邊緣學科交叉滲透的基礎上形成了具有特色的基礎理論和技術理論；應用上，表面工程已深入到國民經濟的方方面面，并將產生越來越大的經濟效益和社會效益。為了與有關學者、工程技術人員共同推進表面工程的發(fā)展，我們于1999年編著了《表面工程的理論與技術》一書，后經2001年第二次印刷。應國防工業(yè)出版社的邀請，我們對《表面工程的理論與技術》的第1版進行了修訂。本書在表面工程學科體系的總體構思下，側重討論表面工程的基礎理論和技術理論，表面工程技術的工藝要點、保證質量的措施及技術的復合與發(fā)展，力圖探討貫穿于各種表面技術之中的基本科學技術問題及它們之間的內在聯(lián)系。本修訂版對第一版中的部分章節(jié)做了刪減，并重點添加了近10年來表面工程領域研究的新技術、新設備、新工藝、新材料，在單一表面工程、復合表面工程的基礎上，融入了納米表面工程、自修復技術、自動化表面工程、表面工程技術設計等表面工程領域的新成果。

內容概要

表面工程是20世紀80年代形成的新興學科，它的迅速發(fā)展有效地推動了科學技術的進步和產品質量的提高。本書突出表面工程學科“綜合、復合、交叉、系統(tǒng)”的特色，重視復合表面工程技術的開發(fā)應用及表面工程的技術設計，強調理論緊密聯(lián)系生產實際。本書內容博采眾長，反映了表面工程的最新進展。本書可作為高等學校相關專業(yè)師生的教材或參考書，可供研究人員和工程技術人員參考。

書籍目錄

第1章  表面工程概論  1.1  表面工程的內涵及功能    1.1.1  表面工程的內涵    1.1.2  表面工程的功能  1.2  表面工程技術的分類    1.2.1  表面改性技術    1.2.2  表面處理技術    1.2.3  表面涂覆    1.2.4  復合表面工程技術    1.2.5  納米表面工程技術  1.3  表面工程的發(fā)展    1.3.1  表面工程發(fā)展的歷史性標志    1.3.2  表面工程發(fā)展的三個階段  1.4  發(fā)展表面工程的意義  參考文獻第2章  表面覆層的形成與結合機理  2.1  表面覆層界面結合概述    2.1.1  表面覆層含義    2.1.2  覆層界面結合的類型    2.1.3  覆層界面的結合性能及其影響因素  2.2  堆焊層的形成與結合    2.2.1  堆焊覆層與基體的冶金結合    2.2.2  熔合區(qū)的性能特點    2.2.3  堆焊覆層質量的控制  2.3  熱熔融涂層的形成與結合    2.3.1  熱噴涂涂層的形成    2.3.2  熱熔融涂層與基材的結合形式    2.3.3  影響結合強度的主要因素    2.3.4  提高涂層結合強度的措施  2.4  電化學沉積鍍層的形成與結合    2.4.1  金屬電沉積過程    2.4.2  金屬的電結晶過程    2.4.3  鍍層的結合及其影響因素    2.4.4  復合鍍層的結合機理  2.5  氣相沉積層的形成與結合    2.5.1  氣體與固體的相互結合    2.5.2  薄膜的生長    2.5.3  不同晶態(tài)的形成    2.5.4  不同沉積方法的成膜及薄膜結構特點    2.5.5  薄膜的附著力及其影響因素  2.6  粘涂層的形成與結合    2.6.1  粘接的基本條件    2.6.2  粘接現(xiàn)象的各種理論解釋    2.6.3  粘涂層的形成機理    2.6.4  粘接強度的影響因素與控制  2.7  摩擦化學膜的形成與結合    2.7.1  摩擦化學膜的形成    2.7.2  摩擦化學膜的形成機理  參考文獻第3章  表面熔覆技術  3.1  堆焊技術    3.1.1  堆焊合金的分類及應用    3.1.2  堆焊金屬的合金化    3.1.3  堆焊方法  3.2  熱噴涂技術    3.2.1  概述    3.2.2  熱噴涂技術的工藝流程    3.2.3  等離子噴涂原理及特點    3.2.4  超聲速火焰噴涂原理及特點    3.2.5  高速電弧噴涂原理及特點  3.3  激光熔覆技術    3.3.1  激光熔覆技術原理與特點    3.3.2  激光熔覆設備與材料……第4章  表面涂裝與粘涂技術第5章  表面沉積技術第6章  表面改性及表面處理技術第7章  自動化表面技術裝備設計及應用第8章  表面工程技術設計

章節(jié)摘錄

插圖：表面工程的快速發(fā)展及廣泛應用被認為是制造領域技術創(chuàng)新點之一，對提高機械設備及電子電器產品的性能、質量、增強產品的競爭力，以及加速對引進設備零（部）件的國產化等都發(fā)揮著巨大的作用。德國大眾汽車公司總裁Volkswagen認為：下一代的發(fā)動機性能，在很大程度上取決于幾百平方厘米的表面上。機械產品的故障往往是個別零件失效造成的，而零件失效往往是由于局部表面造成的。如果應用表面工程技術將機械產品中那些易損零件的易損表面的失效期延長，則產品的整體性能就可以得到提高。（1）表面工程的實施可促進機械產品結構的創(chuàng)新。西陵長江大橋懸索調整結構的創(chuàng)新就是一個典型的實例。西陵長江大橋和汕頭海灣大橋都是懸索式結構，這種懸索橋的特點是在橋的兩端分別建起兩個約100m高的橋墩，在橋墩上放置兩塊平面鋼板稱為鞍座底板，鞍座底板上放置兩排懸索鞍座，再把兩條主纜分別架‘在兩排懸索鞍座上，然后在兩條主纜上吊掛橋梁板。在建橋的過程中，為了力的平衡，需要多次縱向推移懸索鞍座，由于懸索鞍座對底板有很大的正壓力，這就給縱向推移帶來了很大的困難，為了減少縱向推移力，唯一的辦法就是降低懸索鞍座與鞍座底板之間的摩擦因數(shù)。國外的辦法是在摩擦副間加上幾千枚滾針，把滑動摩擦改為滾動摩擦，這樣可以有效減少摩擦力，從而減少縱向推移力。但是，這種辦法給制造工藝增加了難度，首先要對每件幾十噸重的懸索鞍座和鞍座底板進行熱處理，保證摩擦副表面的力學性能。其次，要對摩擦副表面和滾針進行精加工。我國目前的加工能力和水平很難保證摩擦副表面及數(shù)千枚滾針的尺寸精度和幾何形狀精度。向國外訂購整件或委托加工，價格都是十分昂貴。在這種情況下，全軍裝備維修表面工程研究中心成功地采用了表面工程技術的方案，在懸索鞍座和鞍座底板上制備出復合減摩表面涂層，以減少摩擦副的摩擦因數(shù)，從而顯著減少縱向推力。這種方案是表面工程在橋梁建設上的一次創(chuàng)新應用，在國內外建橋史上均為首次，它大大降低了大型懸索鞍座及鞍座底板的制造難度，節(jié)約了大批經費，保證了大橋順利建成通車。（2）表面工程的實施可以促進產品材料的優(yōu)化。例如大慶石化總廠8個直徑6m，高20m的ABS料倉的防腐問題，采用碳鋼材料加內表面電弧噴涂防腐層的方法代替了昂貴的不銹鋼倉體。（3）表面工程的實施還可以促進機械產品性能的提升。例如在切削刀具上應用離子鍍新技術，可使刀具壽命延長2倍～10倍，切削速度、進給量大幅度提高，零件的粗糙度大幅度降低為加工自動化提供了有力的支持。

編輯推薦

《表面工程的理論與技術(第2版)》是由國防工業(yè)出版社出版的。

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