表面工程习题

名词解释1、外表重构：在平行基底的外表上，原子的平移对称性与体内显著不同，原子位置作了较大幅度的调整，这种外表构造称为重构。2、离子镀：在真空料件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质局部别化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物或其反响物沉积在基底上。3、外表改性：承受某种工艺手段使材料外表获得与其基体材料的组织构造、性能不同的一种技术。4、莱宾杰尔效应：受环境介质影响以致外表自由能的削减，从而导致固体材料的塑性、强度降低减小的现象。5、等离子体:是一种电离度超过0.1%的气体，是离子、电子和中性粒子〔原子和分子〕所组成的集合体。6、化学镀：在没有外电流通过的状况下，利用化学法使溶液中的金属离子复原为金属并沉积在金属外表，形成镀层的一种外表加工方法。7、物理气相沉积：在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子，或离子化为离子，直接沉积到基体外表的方法。8、阳极氧化：是指在适当的电解液中，以金属为阳极，在外加电流的作用下，使其外表生成氧化膜的方法。9、真空化学热处理：是在真空条件下加热工件，渗入金属或非金属元素，从而转变材料外表化学产能成分、组织构造和性能的热处理方法。10、 贝尔比层：固体材料经切削加工后，在几微米到几十微米的表层中，可能发生组织构造的猛烈变化，而最外的5-10nm厚可能形成的一种非晶态层。11、 现代外表技术：为满足某种特定的工程需要，使金属外表或零件外表具有特别的成分、结够、功能的物理化学方法与工艺。12、 磷化：把金属放入含有Mn\Fe\Zn的磷酸盐溶液中进展化学处理，使金属外表生成一层不溶于水的磷酸盐保护膜的方法。13、 CVD:在肯定的真空度和温度下，将几中含有构成沉积膜层的材料元素的单质或化合物反响源气体，通过化学反响而生成固态物质幷沉积在基体上的成膜方法。二、 填空题1、CVD分类，按综合分类为热激发CVD、低压CVD、等离子体CVD、激光〔诱导〕CVD、CVD等。2、电镀时合金共沉积类型有正则共沉积、非正则共沉积、平衡共沉积、特别共沉积、诱导共沉积。3、离子镀的种类有气体放电等离子体离子镀、射频放电离子镀、空心阴极放电离子镀、多弧离子镀。4、依据化学转化膜介质，化学转化膜可分为氧化物膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜。5、按成分堆焊材料分为铁基、钴基、镍基、碳化钨基和铜基等。6、实现二元共沉积的方法：转变镀夜中金属离子的浓度、承受络合剂、承受适当的添加剂。7、等离子体外表处理时离子轰击阴极外表产生的现象:阴极溅射现象、凝附现象、放射现象、原子集中现象、离子注入等现象。8、产生等离子体的方法：粒子热运动、电子碰撞、电磁波能量法以及高能粒子等方法。低温产生等离子体的方法是利用气体放电。9、铝及铝合金的阳极氧化方法：硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化、硬质阳极氧化、瓷质阳极氧化。10、11、

真空蒸镀时合金蒸发的特别方法：多源同时蒸镀法、瞬源同时蒸镀法。外表改性技术主要是指：喷丸强化、外表热处理、化学热处理、等离子扩渗处理、激光外表处理、电子束外表处理、高密度太阳能表民处理、离子注入外表改性。12、 激光外表处理工艺：激光外表强化、激光外表涂覆、激光外表非晶态处理、激光外表合金化、激光气相沉积。13、14、

清洁外表的主要缺陷：弛豫、织构、化学反响、化合物、偏析、台阶。薄膜与机体的界面结合方式：机械结合、冶金结合、集中结合、物理结合、外延长至界面结合。15、16、三、

电镀液的组成：主盐、附加盐、络合剂、添加剂、缓冲剂、阳极活化剂。磨损按机理分类：磨粒、粘着、高温、疲乏、冲蚀、腐蚀、微动磨损。解答题1、自熔性合金额特点？答案：〔1〕绝大多数自熔性合金是在铁基、钴基、镍基合金中添加适量硼、硅元素而制的，通常为粉末。加热熔化后，B、Si集中到粉末外表，与痒反响生成B、Si的氧化物，并与基体外表金属氧化物结合生成硼硅酸盐，上浮后形成玻璃状熔渣，因而具有自行脱氧造渣的力量。B、Si与其他元素形成共晶组织，使合金熔点大幅降低，低于钢铁等金属基体的熔点。B、Si的参加使液相线与固相线之间的温度区域变宽，提高了熔融合金的流淌性。B、Si具有脱氧作用，净化和活化基体材外表，提高了涂层对基材的润湿性。2、金属外表形变强化的机理？答案：根本原理是通过机械手段〔滚压、内挤压、喷丸等〕，在金属外表形成压缩变形，使外表产生形变硬化层，硬化层深度可达0.5-1.5mm。在此形变硬化层中产生两种变化：一是在组织结构上，亚晶粒极大地细化，位错密度增加，晶格畸变度增大；二是形成了高的宏观剩余压应力。外表压应力防止裂纹在受压的外表萌生和扩展。3、极化及产生的缘由？答案：产生极化作用的缘由主要是电化学极化和浓差极化。〔1〕浓差极化：由于邻近电极外表液层地浓度与溶液主体的浓度发生差异而产生的极化，这是由于溶液中离子集中速度小于电子运动速度造成的。〔2〕电化学极化：由于阴极上电化学反响速度小于外电源供给电极电子的速度，从而使电极电位向负的方向移动而引起的极化作用。电化学极化的特征是，在相当低的阴极电流密度下，阴极电位就消灭急剧变负的偏移，就是消灭较大的极化值，过电位较大。4、金属外表化学热处理实现渗金属的条件和金属外表化学热处理的定义？答案：金属外表化学热处理是利用元素集中性能，使合金元素渗入金属表层的一种热处理工艺。渗金属方法就是使外表形成一层金属碳化物的一种工艺方法，其必要条件是：渗入金属必需是碳化物形成元素，即渗入元素与工件表层中的碳结合形成金属碳化物。为了获得碳化物层，基材的碳的质量分数必需超过0.45%。5、材料氧化膜完整的必要条件？答案：生成的氧化物的摩尔体积必需大于损失的金属摩尔体积，V/V＞1,即当膜掩盖到氧化 损失肯定面积与厚度时，对基体起肯定的保护作用。6、等离子体及其特征？答案：等离子体:是一种电离度超过0.1%的气体，是离子、电子和中性粒子〔原子和分子〕所组成的集合体。等离子体整体呈中性，但含有相当数量的电子和离子，表现出相应的电磁学等性能。等离子体是一种物质的能量较高的聚拢状态，被称为物质的第四态。7、化学热处理的成膜机理？答案：化学热处理的成膜机理是金属与特定的腐蚀液接触而在肯定条件下发生化学反响，由于浓差极化作用和阴极极化作用等，使金属外表生成一层附着力良好的，能保护金属不易受水和其他腐蚀介质影响的化合物膜。由于化学转化膜是金属基体直接参与成膜反响而成的，因而膜与基体的结合力比电镀层和化学镀层这些外加膜层大得多。成膜典型反响可以用下式表示：mM+nAzMmAn+nzeM表示A为介质中的阴离子。8、电火花外表涂敷过程？答案：1〕高温高压下的物理化学冶金过程：放电产生的高温使电极材料的外表和基体材料局部熔化，气体受热膨胀产生的压力及稍后电极机械冲击力的作用，电极材料与基体材料熔合，并发生物理化学反响，使基体外表产生特别的合金。2〕高温集中过程：集中过程既发生在熔区内，也发生在液-固相界面上。由于集中时间特别短，液相元素向基体的集中有限，集中层很浅，但这一合金层与基体有较好的冶金结合，这是电火花涂敷具有使用价值的重要因素之一。快速相变过程：由于热影响区的急剧升温顺快速冷却，使材料基体熔区四周部位经受了一次奥实体化和马氏体转变。细化晶粒，提高了硬度，并产生剩余应力，对提高疲乏强度有利。9、电镀二元合金时实现共沉积的条件？答案：两种金属离子共沉积除具备单金属离子点沉积的条件外，还必需具备以下两个条件：第一：两种金属中至少有一种能从其盐类的水溶液中沉积出来。其次：两种金属的析出电位要格外接近，假设相差太大的话，电位较正的金属将优先沉积，甚至完全排斥电位较负的金属析出。10, TLK模型？在温度为0k时，外表原子构造呈静态，外表原子层可以认为是抱负平面，其中的原子作完整二维周期行排列，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，晶体外表将产生低晶面指数的平台、肯定密度单分子或原子高度的台阶，单分子或原子尺度的扭折、以及外表吸附的单原子及外表空位等。金属外表化学热处理过程？首先将工件置于含有渗入元素的活性介质中加热到肯定温度，使活性介质通过分解并释放出渗入元素的活性原子，活性原子被外表吸附并融入外表，融入外表的活性原子向金属表层集中渗入形成肯定厚度的集中层，从而转变表层的成分，组织和性能。为什么离子渗氮的速率高于一般渗氮？外表活化是加速渗氮的主要缘由。粒子轰击将金属原子从试样外表轰击出来，使其成为活性原子，并且，由于高温活化，这类非金属元素也从金属外表分别出来，使金属外表氧化物和碳化物复原，同时也对外表产生了清洗作用。提高外表氮浓度，加快氮FeNFeN吸附，提高试样外表浓度，Fe还NH3分解出氮的吹化作用，也提高氮浓度。阴极溅射产生外表脱碳，增加位错密度，加速了氮向内部集中的速度。四、论述题1、热喷涂涂层形成过程及机理？答案：喷涂时，首先是喷涂材料被加热到熔化或半熔化状态；紧接着是熔滴雾化阶段；然后是被气流或热源射流推动向前喷射的飞行阶段；最终以肯定的动能冲击基体外表，产生猛烈碰撞展平成扁平状涂层并瞬间凝固。在凝固冷却的0.1S中，此扁平状涂层连续受环境和热气流影响，每隔0.1S其次层薄片形成，通过以形成的薄片向基体或涂层进展热传导，渐渐2、实现离子镀的必要条件？空心阴极离子镀的工作原理？答案：实现离子镀有两个必要条件：第一是造成一个气体放电的空间；其次是将镀料原子〔金属原子或非金属原子〕引入放电空间，使其局部别化。空心阴极离子镀工作原理是：空心阴极放电离子镀是利用空心热阴极放电产生等离子电子束，它用空心钽管作阴极，关心阳极距阴极较近，两者为引燃弧光放电的两极。HCD枪的引燃方式有下面两种，并由此产生等离子电子束：在钽管处造成高频电场，引起由钽管通入的氩气电离，离子轰击处于负电位的钽管，使钽管受热，升温到达热电子放射温度，从而产生等离子电子束。在钽管阴极和关心阳极之间用整流电流施加300V左右的直流电压，并同时由钽管向真空室内10Pa-1Pa氩气气氛下，阴极钽管和关心阳极之间发生反常辉光放电，中性低压氩气在钽管内外不断地电离，氩离子又不断地轰击钽管外表，是钽管前端的温度逐步上升，达2300K-2400K时，就从钽管外表放射出大量的热电子，辉光放电转变为弧光放电，30V-60V，电流上升至数百安，此时在阴阳级之间接通主电源就能引出高密度的等离子电子束。等离子电子束经偏转聚焦到达水冷坩埚后，将膜料快速蒸发，这些蒸发物质又在等离子体中被大量离化，在负偏压的作用下以较大的能量沉积在工件外表而形成牢固的膜层。离子注入改善性能的机制？离子注入提高硬度，耐磨性，疲乏强度。提高硬度是由于被注入的原子进入位错四周或固溶体产生固溶强化个缘由。当注入的原子是金属元素时，常常与金属元素形成化合物，如碳化物、氮化物或B化物的弥散相，产生弥散强化。离子轰击造成的外表压应力也有冷作硬化作用，这些都是提高硬度的缘由。提高耐磨性是由于离子注入能引起外表层组分和结够的转变，大量的注入杂质聚拢在离子轰击产生的位错线四周，形成柯氏气团，起定咋位错的作用，使表层强化，加上高硬度弥撒析出物引起强化，提高外表硬度，从而提高耐磨性。提高疲乏性能是由于离子注入后在近外表可能形成大量细小弥散均匀分布的其次相硬质点而产生强化，而且离子