第1教学单元金属表面处理技术基础知识.docVIP

第 1 教学单元 课 题：金属表面处理技术基础知识 教学目标 知识目标 掌握金属表面处理技术的含义和意义 了解金属表面处理技术的分类及应用 能力目标 能区分不同金属表面处理技术的实质 职业素质目标 自主创新 教学重点 金属表面处理技术的含义 金属表面处理技术的分类 教学难点 金属表面处理技术的分类 辅助教学手段 采用实物、标本、模型、图表、幻灯和录像等手段 教学准备 准备教学目标、准备学生情况、准备教学材料、准备教学心理、准备教学过程、准备教学评价 日 月 日 月 日 月 日 月 日 教 学 进 程 教学方法及时间分配 复习提问：举出生活中常见的金属表面处理技术应用的例子？ 采用任务教学法、案例教学法、引导文教学法、现场教学法，通过教师讲解、示范，引导学生学习。 4学时 导 言： 教学内容： 一、金属表面处理技术的含义 金属表面处理技术是指通过一些物理、化学、机械或复合方法使金属表面具有与基体不同的组织结构、化学成分和物理状态，从而使经过处理后的表面具有与基体不同的性能。 经过表面处理后的金属材料，其基体的化学成分和力学性能并未发生变化(或未发生大的变化)，但其表面却拥有了一些特殊性能，如高的耐磨性、耐蚀性、耐热性、导电性、电磁特性、光学性能等。 表面技术是直接与各种表面现象或过程有关的，能为人类造福或被人们利用的技术。 二、金属表面处理技术的意义 所有的金属材料都不可避免与环境相接触,而与环境真正接触的是金属的表面，如各种机械零件和工程构件。金属表面发生破坏或失效，进而引起整个设备或零（构）件的破坏或失效。 发展金属表面防护和强化技术， 是各国普遍关心的重大课题。 问题的提出 随着现代工业的迅猛发展，对机械工业产品提出了更高的要求，要求产品能在高参数(如高温、高压、高速)和恶劣工况条件下长期稳定运转或服役，这就必然对材料表面的耐磨 、耐蚀等性能以及表面装饰提出了更高的要求，使其成为防止产品失效的第一道防线。 火箭发动机的尾喷管内壁和燃烧室需承受2000～3300℃温度和巨大的热焰流冲击。 飞船或者洲际导弹的头部锥体和翼前沿：由于具有几十倍的音速，并与大气层摩擦，即所谓气动加热，其温度高达4000～5000℃。 长江三峡工程中挖泥船的发动机曲轴损坏，当时如从日本购买新轴，加上运费和进口关税等需人民币120万元，从订购到交货需三个月以上，停产损失更大。 19世纪工业革命以来，为了适应高强度、高硬度和耐磨、耐高温、耐酸碱腐蚀等不同特殊要求，人们需要不断开发各种特殊的合金材料，但这些合金材料往往价格昂贵。在许多情况下也很难找到一种能够同时满足整体和表面要求的材料。试图采用各种表面技术对普通金属表面进行处理，以改变其表面性能，使其适应复杂的工作环境。 措施 表面处理技术则可以用极少量的材料就起到大量、昂贵的整体材料难以起到的作用，在不增加或不增加太多成本的情况下使产品表面受到保护和强化，从而提高产品的使用寿命和可靠性，改善机械设备的性能、质量、增强产品的竞争能力。 研究和发展金属材料的表面处理技术，对于推动高新技术的发展、对于节约材料、节约能源等都具有重要意义。而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了飞速的发展和提高。 意义 通过表面处理大幅度提高产品质量。 节约贵重材料。 实现材料表面复合化，解决单一材料无法解决的问题。 修复整体优势，良好的节能、节材效果。 三、表面处理技术的途径 表面涂层技术：通过表面涂层技术在基体表面制备各种镀、涂覆层，包括电镀、化学镀、（电）化学转化膜技术、气相沉积技术、堆焊、热喷涂等； 表面改性技术：用机械、物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。如表面淬火、化学热处理、喷丸、高能束表面改性等。 表面改性技术和表面涂层技术的最大区别是，其所形成的表面在材料和组织上均与基体有一定的联系，而不像表面涂层技术那样，涂层的材料和组织与基体是完全不同的。 四、金属表面处理技术的分类 金属表面处理技术是一门新兴学科，而且是一门多学科的边缘学科。虽然从总体上可分为表面涂层技术和表面改性技术，但该学科中具体应该包括哪些内容、如何分类，国内外都无公认的说法。 从不同的角度进行归纳，就会有不同的分类。 按照作用原理，表面技术可以分为以下四种基本类型（Matton分类法） 原子沉积：沉积物以原子、离子、分子和粒子集团等原子尺度的粒子形态在材料表面上形成覆盖层，如电镀、化学镀、物理气相沉积、化学气相沉积等。 颗粒沉积：沉积物以宏观尺度的颗粒形态在材料表面上形成覆盖层，如热喷涂、搪瓷涂敷等。 整体覆盖：它是将涂覆材料于同一时间施加于材料表面，如包箔、贴片、热浸镀、涂装、堆焊等。 表面改性：用机械、物理、化学等方法，