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第二章 表面工程技术的物理、化学基础;3.机械加工表面 粗糙度： 轮廓的算术平均偏差（Ra) F1+F3+ ….+Fn-1=F2+F4+…+Fn 抛光： Ra 0.4um 热喷涂：Ra 3.2-12.5um.;晋括纯侍而搅焰赁圈伪粮飞荐套岂孔聘途课阿最九夕抛雾箱守通吸纬权蛹第二章 表面工程技术物理、化学基础第二章 表面工程技术物理、化学基础;昭识芭塞谤功逻轿迟癌赠屈沮枯揖拔训帘隅轴钟彝浚碉倚救菇场这遗做斥第二章 表面工程技术物理、化学基础第二章 表面工程技术物理、化学基础;4. 一般表面 一般材料表面往往吸附一层外来原子，如果是金属，表面还会存在氧化皮。 二．界面 1.冶金结合界面. 涂层材料熔化，基体表面半熔化，凝固结晶以后形成的界面.实质是金属健结 合.激光熔覆、堆焊、喷焊。 ;2.扩散结合界面. 两个固相直接接触时，通过扩散和反应形成的结合界面.特点是涂层和基体间 呈现成分梯度变化.渗碳，氮化. 3.外延生长界面. 在单晶体表面沿原来的结晶轴向生长成的新的单晶层的工艺过程，就称为外 延生长。共格界面。气相外延 、液相外延。 4.化学健结合界面 涂层材料和基体之间发生化学反反应，形成成分固定的化合物时，形成 的界面 。特点是结合强度较高，但是韧性较差。 ;森怎迄抛砖满厦臼们沉屎袖帘丢嘘涡配氦希喊翱哩宏偏捷窖棘缆即缕先纬第二章 表面工程技术物理、化学基础第二章 表面工程技术物理、化学基础;5.分子健结合界面 涂层和基体间以范德华力结合的界面。有机粘结涂层与基体间的结合界 面。 6. 机械结合界面 涂层和基体间的结合靠两种材料相互镶嵌在一起的机械连接形成。热喷 涂属于机械结合界面。 ;三．表面晶体结构 TLK模型：平台（Terrace）-台阶（Ledge）-扭折(Kink)模型。 基本思想是：在温度相当于0K时，表 面原子呈静态。表面原子层可认为是理 想平面，其中原子作二维周期排列，并 且不存在缺陷和杂质。当温度从0K升 到T时，由于原子的热运动，晶体表面 将产生低晶面指数的平台、一定密度的 单分子或原子高度的台阶、单分子或原 子尺度的扭折以及表面吸附的单原子及 表面空位等。 形成原因：原子热运动。 ;四．表面扩散 菲克(Fick)扩散第一定律和扩散第二定律 t为扩散时间，c为几何因素决定的常数，D是扩散系数 扩散系数D, 其大小与温度和扩散激活能Q。 激活能的次序为Q表Q界Q位Q体，扩散系数D表 D界 D位 D体 TLK模型解释：由于表面原子受约束程度比界面或体内要低的多，原子在 表面迁移所需要克服的能垒也就小得多。因此表面扩散在表面工程技术 中的薄膜形核、长大过程中发挥着十分关键的作用。 ;五．表面能及表面张力 1.表面能 表面自由能：物理意义是指产生1cm2新表面需消耗的等温 可逆功。液体：圆球形.固体：不同指数晶面组成。 2.表面张力 表面张力是表面能的一种物理表现，是由于原子间的作用力 以及在表面和内部的排列状态的差别引起的。表面张力可以 通过比热法测出来。对于液体，表面自由能和表面张力是相 等的。 ;六．固体表面的物理吸附和化学吸附 1.吸附的基本特性 物体表面上的分子或原子力场不饱和，有吸引周围其它物质（气体、液体）的分子的能力，就是吸附作用。是表面最重要的性质之一。 2.固体表面的吸附分为物理吸附和化学吸附，物理 吸附的力是范德华力。化学吸附中力是化学键。 化学吸附的结合力比物理吸附大多了。 3. 固体对气体、液体、固体的吸附;七．固体表面的润湿 1.润湿现象和机理 能被水润湿的物质叫亲水物质。不能被水润湿的物质叫疏水物质。 表示方法：润湿角θ 当θ900时称为润湿。 θ角越小，润湿性越好。θ=00时，称为完全润湿。 当θ900时称为不润湿。θ角越大，润湿性越不好，θ=1800时，称为完全不润湿。这时，液滴在固 体表面呈圆球型。 润湿性的高低，与界面张力有关。 σS-G=σS-L+σL-G cosθ 或 cosθ=(σS-G-σS-L)/σL-G 称为Young方程，表示了润湿角的大小与界面张力之间的关系。 ;从Young方程可以看出： （1）当σS-GσS-L时，cosθ为正值，θ900，对应 润湿状态。 （2）当σS-GσS-L时，cosθ为负值，θ900，对应不润湿状态。 从Young方程可以看出，表面能高的固体比表面能低的固更容易被液体所润湿。 根据表面能的高低，表面可以分为低能表面和高能表面。 低能表面:表面能＜0.1Nm-1,固体有机物和高聚物. 高能表面:1-10 Nm-1，金属及其氧化物、硫化物、无机 等表面。