2014表面工程总结.docVIP

表面工程（swjtu） 绪论 1.材料失效形式：腐蚀 (Corrosion)、磨损 (Wear)、 疲劳(Fatigue)、 断裂 (Fracture) 2.表面工程技术分类方法（掌握任意一种方法属于的类别） ①表面改性：改变基质材料成分，达到改善性能，不附加膜层。 ②表面处理：不改变基质材料成分，只改变基质材料的组织结构和应力，达到改善性能，不附加膜层。 ③表面涂覆：在基质上制备涂覆层，涂覆层的材料成分组织应力按照需要制备。 ④复合表面技术：综合运用多种表面工程技术，通过各技术间的协同效应改善表面性能。 ⑤纳米表面工程技术：以传统表面技术为基础，纳米材料，纳米技术改进表面性能。 （判断、填空） 第二章 表面覆层形成与结合机理 1.表面原子基本特性 （1）表面上的原子由于配位数少,所以它们缺少相邻的原子,会失去三维结构状态下原子之间作用力的平衡。表面的原子必然存在弛豫、重构等现象。 （2）表面上的原子由于配位数少,最顶层原子有剩余价键。表面原子化学上比较活泼,具有特殊反应能力。（原子的迁移及扩散容易;悬挂键：特殊电子结构;光、电吸收发射；不饱和键：化学催化） 2.理解各种表面类型的概念（理想、洁净、实际表面等） 理想表面：无限晶体中插入一个平面，分成两部分后形成的表面。自然界很难获得理想表面。 洁净表面：材料表层原子结构的周期性不同于体内，但化学成分与体内相同，这种表面称为洁净表面。相对于表面受污染表面和理想表面而言的。（允许有吸附物，只有经过特殊处理方法得到，如高温处理。） 实际表面：暴露在未加控制的大气环境中的固体表面，或者经过一定加工处理（如切割、研磨、抛光、清洗等），保持在常温和常压（也可能在低真空或高温）下的表面。 特点：表面粗糙度，表面组织，表面化学成分 润湿概念及其判据 概念：液态钎料与母材接触后，自动铺展的行为。 判据：Young方程； 润湿角90°,润湿；润湿角90°, 不润湿 4.理解堆焊熔合区性能特点（例题，碳迁移等）（碳迁移必考） 熔合区最大的特征：具有明显的化学不均匀性，从而引起组织的不均匀性。 1）熔合区成分的变化 稀释率，其表达式：d=B/（B+f）；对于堆焊，d值小好。 碳迁移过渡层的形成 碳迁移：即碳质量分数在熔合线两侧有突变，在低合金（基材）一侧出现脱碳层，在高合金（堆焊层）一侧出现增碳层。 影响碳迁移的因素： ①固液相碳分配特性：钢铁材料中，碳元素趋向于从固相向液相扩散。 ②化学成分：基材中存在较多的碳化物形成元素，碳元素迁移减弱；堆焊金属中存在较多的碳化物形成元素，碳元素迁移增强。 碳元素形成元素（强到弱）：Nb，V，W，Mo，Cr，Mn 减小熔合区碳迁移措施： ①堆焊金属中不应含有碳化物形成元素，避免强碳化物形成元素的存在；尽可能的含有较多非碳化物形成元素，重视Ni的作用，Ni可以显著减少脱碳层与增碳层的宽度。 ②对于基材，最好含有强碳化物形成元素。 ③当采用较多强碳化物形成元素的堆焊填充金属时，应在正式堆焊前预先在基材上的堆焊工作面上熔覆一层“隔离层”。 ③晶体结构的作用：碳在α-Fe中的活度系数大于在γ-Fe中的活度系数。若基材为α-Fe（bcc），而堆焊层为γ-Fe(fcc),则有利于碳自基材迁移到堆焊层。 ④后回火的作用：焊态下，碳迁移并不明显，但再次加热，如多层焊或焊后回火加热，则碳迁移会变得明显。 3）晶界液化现象 4）物理不均匀性 5）残余应力的形成 需要记住的公式：[X]wo=d[X]B+(1-d)[X]f [X]wo—覆层中某元素X应具有的质量分数 [X]B —某元素X在基材中的质量分数 [X]f —某元素X在堆焊填充金属中的原始质量分数。 第三章 金属表面磨损与腐蚀 1.掌握腐蚀的分类及机理 ①点蚀： 分为两个阶段：蚀孔成核（发生）和蚀孔生长（发展） ②晶间腐蚀： 沿着或紧挨着金属的晶粒边界发生的腐蚀称为晶间腐蚀。 ③应力腐蚀：金属在拉应力和特定的介质共同作用下，经过一段时间后，所产生的低应力脆断现象。 ④氢损伤： 由于有氢存在或与氢反应引起的机械破环称为氢损伤。 2.理解各种磨损的概念 ①黏着磨损(Adhesive Wear)： 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。 ②磨粒磨损： 由于一个表面硬的凸起部分和另一个表面接触，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。 ③疲劳磨损： 接触体相对滚动或滑动时，在接触区形成的循环应力超过材料的疲劳强度的情况下，在表面层将引发疲劳裂纹，并逐步扩展，最后裂纹以上的的材料断裂剥落。 ④腐蚀磨损： 摩擦表面与周围介质