現(xiàn)代表面技術(shù)緒論課件

主講：：博客：現(xiàn)代表面技術(shù)Modernsurfacetechnology教材和參考書(shū)

教材

124.?中國(guó)材料工程大典.材料外表工程〔上、下〕?，徐濱士，同上，20061.?現(xiàn)代材料外表技術(shù)科學(xué)?，戴達(dá)煌、周克崧，冶金工業(yè)出版社，20043.?防腐蝕外表工程技術(shù)?，李金桂，化學(xué)工業(yè)出版社，20036.?外表科學(xué)與技術(shù)?，姚壽山，機(jī)械工業(yè)出版社，1988

參考書(shū)目?外表工程學(xué)?，曾曉雁，機(jī)械工業(yè)出版社，2002?外表工程的理論與應(yīng)用?，徐濱士，國(guó)防工業(yè)出版社，20215.?現(xiàn)代外表技術(shù)?，錢(qián)苗根，機(jī)械工業(yè)出版社，19992.?材料外表工程導(dǎo)論?，趙文軫，西安交通大學(xué)出版社，1998第1章外表技術(shù)開(kāi)展第2章電鍍第3章化學(xué)鍍第4章外表涂敷第5章外表改性第6章氣相沉積主要內(nèi)容第7章外表復(fù)合技術(shù)第9章外表分析與性能測(cè)試第8章外表加工技術(shù)國(guó)內(nèi)頂尖外表技術(shù)科研機(jī)構(gòu)廈門(mén)大學(xué)固體外表物理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中科院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室大連理工大學(xué)三束〔激光束、電子束、離子束〕材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室裝甲兵工程學(xué)院裝備再制造技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室清華大學(xué)摩擦學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室哈爾濱工程大學(xué)超輕材料與外表技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西南交通大學(xué)外表工程與摩擦學(xué)四川重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室美國(guó)“哥倫比亞號(hào)〞航天飛機(jī)起飛時(shí)遭到外力撞擊，導(dǎo)致防熱瓦上出現(xiàn)裂縫，2003年2月1日返回地面時(shí)使得超高溫氣流乘虛而入，機(jī)體材料瞬間熔化，飛機(jī)解體，機(jī)上7名航天員全部遇難應(yīng)用實(shí)例1燃燒需要有可燃物、空氣和一定溫度這三個(gè)條件。只要破壞這三個(gè)條件中的任一個(gè)，就可以到達(dá)防火的目的。這三個(gè)條件中，可燃物和一定溫度很難事先破壞。人們?cè)谌粘Ｉ詈凸ぷ髦?，總有一些以可燃物為材料的器具，也總有一些產(chǎn)生熱量、提高溫度的熱源。問(wèn)題可燃物、熱源如何進(jìn)行防火？解決在高溫?zé)嵩粗車(chē)墓こ探Y(jié)構(gòu)〔如火箭、導(dǎo)彈的發(fā)射臺(tái)〕上，在生產(chǎn)和儲(chǔ)存可燃物的房屋內(nèi)外壁，在車(chē)輛、飛機(jī)、化工設(shè)備、通信器材、電器、包裝物及軍工產(chǎn)品上，涂上一層涂層，以隔絕空氣，做到防火于未然，防火涂層不但本身不是可燃物，而且能延緩、阻止火焰蔓延，在常溫下還具有一定的裝飾和保護(hù)作用。應(yīng)用實(shí)例2人造衛(wèi)星在宇宙中的溫度控制：?jiǎn)栴}衛(wèi)星外表受太陽(yáng)照射的一面溫度可達(dá)+200℃，沒(méi)有被太陽(yáng)照射的一面溫度可低到-200℃解決采用真空沉積，化學(xué)轉(zhuǎn)換與電化學(xué)沉積、化學(xué)蒸發(fā)沉積，等離子噴涂、熔燒等制備熱控涂層。東方紅一號(hào)衛(wèi)星〔鋁陽(yáng)極氧化高反射熱控涂層〕應(yīng)用實(shí)例3問(wèn)題在太陽(yáng)能的利用中，必須利用涂層來(lái)吸收太陽(yáng)光譜中所有波段的能量。解決如用電子束蒸鍍的金屬陶瓷層Co-Al2O3作為太陽(yáng)能吸熱器，使對(duì)太陽(yáng)能的吸收率可達(dá)95%，輻射率達(dá)10%。西氣東輸工程是要將新疆南部的天然氣輸往上海，讓上海、江蘇、浙江用上天然氣，這是一項(xiàng)大的工程。問(wèn)題直徑1016mm的X70鋼如何承受4000km不同性質(zhì)土壤或氣候的侵蝕而不腐蝕，平安運(yùn)行幾十年，上百年。解決施加防腐蝕涂層，在管線設(shè)計(jì)同時(shí)設(shè)計(jì)好內(nèi)外外表層內(nèi)外表：環(huán)氧樹(shù)脂減阻涂層，提高輸氣效率又提高耐腐蝕能力外外表：①PE三層結(jié)構(gòu)防腐蝕〔1960km〕②FBE加強(qiáng)級(jí)防腐蝕(1560km)③雙層FBE防腐蝕(480km)同時(shí)加上陰極保護(hù)系統(tǒng)，可望獲得長(zhǎng)期、平安、可靠的運(yùn)行應(yīng)用實(shí)例4學(xué)習(xí)目標(biāo)初步掌握各種外表技術(shù)的原理與特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀與開(kāi)展趨勢(shì)

能夠根據(jù)工程需要，快速、有效、經(jīng)濟(jì)地選擇相應(yīng)的外表技術(shù)或幾種技術(shù)的組合選擇所用材料和制定最正確工藝來(lái)解決工程問(wèn)題具有研究和開(kāi)發(fā)外表工程新技術(shù)的能力定義什么是“外表技術(shù)〞？外表處理、外表涂(鍍)層及外表改性的總稱(chēng)，是通過(guò)運(yùn)用各種物理、化學(xué)或機(jī)械工藝過(guò)程改變基材外表狀態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)或形成特殊覆層，使基體外表具有某種特殊性能，從而到達(dá)特定的使用要求的方法。第1節(jié)外表技術(shù)的意義、特點(diǎn)、目的和應(yīng)用意義材料的疲勞斷裂、磨損、腐蝕、氧化、燒蝕、輻照損傷等，一般從材料外表開(kāi)始，而這些過(guò)程造成的直接經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)驚人。僅腐蝕一項(xiàng)，全世界每年損耗的金屬就超一萬(wàn)億噸，經(jīng)濟(jì)損失占各國(guó)GNP的1~4%！行業(yè)部門(mén)直接腐蝕損失（億美元）占總直接腐蝕損失%公共設(shè)施電信，供電，燃?xì)猓嬘盟团盼?7934.7運(yùn)輸業(yè)船舶，飛機(jī)，汽車(chē)，鐵路車(chē)輛，危險(xiǎn)品運(yùn)輸29721.5基礎(chǔ)設(shè)施燃?xì)夂鸵夯瘹廨斔凸芫€，水路和港口，危險(xiǎn)品儲(chǔ)存，機(jī)場(chǎng)，鐵路，高速公路和橋梁22616.4政府油氣勘探和生產(chǎn)，石油煉化，化學(xué)，石油化工，制藥，采礦，造紙，電子，日用品，食品化工，農(nóng)業(yè)20114.6生產(chǎn)和制造業(yè)17612.81998年美國(guó)腐蝕調(diào)查數(shù)據(jù)〔直接損失2757億美元〕第1節(jié)外表技術(shù)的意義、目的、特點(diǎn)和應(yīng)用意義我國(guó)也為腐蝕損失付出了相當(dāng)大的代價(jià)！1983年的腐蝕損失為400億元；2003年達(dá)5~6千億元；2021年因腐蝕造成的損失為1.2~2萬(wàn)億元。材料抵御環(huán)境作用〔如高溫、高壓、高速、強(qiáng)輻射、其它惡劣工況〕的能力對(duì)設(shè)備長(zhǎng)期使用的可靠性、穩(wěn)定性等意義重大。約30%的腐蝕損失可通過(guò)外表處理的方法進(jìn)行防止第1節(jié)外表技術(shù)的意義、目的、特點(diǎn)和應(yīng)用功能和作用

提高耐腐蝕能力抗均勻腐蝕、防晶間腐蝕與剝蝕、防電偶腐蝕、抗點(diǎn)磣業(yè)、耐磨蝕、抗高溫氧化與熱腐蝕、延緩腐蝕疲勞、抗應(yīng)力腐蝕和氫脆

調(diào)整摩擦磨損特性賦予外表特種功能進(jìn)行外表裝飾抗摩擦磨損、減磨、潤(rùn)滑、抗沖刷、抗微動(dòng)磨蝕、防粘結(jié)，防咬合聲、光、磁、電的轉(zhuǎn)換、導(dǎo)電、絕緣、超導(dǎo)、存儲(chǔ)記憶發(fā)光、消光、光反射、光選擇吸收，紅外波、雷達(dá)波吸收與反射美麗的圖案、鮮艷的色彩、金屬的陶瓷化、非金屬制件外表合金化、非金屬材料的抗老化第1節(jié)外表技術(shù)的意義、目的、特點(diǎn)和應(yīng)用目的充分發(fā)揮材料的使用潛力，賦予特種功能節(jié)約資源、能源，維護(hù)和支持國(guó)家可持續(xù)開(kāi)展戰(zhàn)略，例如減少了腐蝕和摩擦磨損提高產(chǎn)品高技術(shù)含量，滿足產(chǎn)品高技術(shù)性能要求，例如最先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)必須應(yīng)用的熱障涂層提高人們的生活質(zhì)量，例如光盤(pán)、裝飾提高產(chǎn)品的可靠性、平安性、減少事故危害、延長(zhǎng)使用壽命，例如各種涂鍍層技術(shù)的應(yīng)用第1節(jié)外表技術(shù)的意義、目的、特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)①主要作用在基材外表，對(duì)遠(yuǎn)離外表的基材內(nèi)部組織與性能影響不大。②采用外表涂(鍍)、外表合金化技術(shù)取代整體合金化，使普通、廉價(jià)的材料外表具有特殊的性能。④不但可以制造性能優(yōu)異的零部件產(chǎn)品，而且可以用于修復(fù)已損壞、失效的零件。③外表涂層很薄，涂層用料少，為了保證涂層的性能、質(zhì)量，可以采用貴重稀缺元素而不會(huì)顯著增加本錢(qián)。第1節(jié)外表技術(shù)的意義、目的、特點(diǎn)和應(yīng)用應(yīng)用現(xiàn)狀1.結(jié)構(gòu)材料及工程構(gòu)件和機(jī)械零部件上外表防護(hù)：將基材與腐蝕性環(huán)境別離，防止化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕耐磨：抵抗疲勞磨蝕、沖蝕、氣蝕、粘著磨損、磨料磨損等離子噴涂陶瓷耐磨涂層：使許多產(chǎn)品的耐磨性能得到了成倍的提高TiN,TiAlN等薄膜：高耐磨，低摩擦系數(shù)，化學(xué)穩(wěn)定性高三者結(jié)合用于工具，使切削刀具加工更快，切削更深，工具壽命更長(zhǎng)，加工外表光潔度更高，能量消耗更少外表裝飾：光亮、色澤、花紋、仿照等特性第1節(jié)外表技術(shù)的意義、目的、特點(diǎn)和應(yīng)用2.功能材料和元器件上吸波涂層：用于飛機(jī)，與結(jié)構(gòu)隱身配合，使敵方雷達(dá)和紅外探惻器“看不到〞我方飛機(jī)防污涂層：用于艦艇，使海洋生物無(wú)法粘附于船體而保證艦艇的航行速度磁性薄膜：用于光盤(pán)，進(jìn)行大量的存儲(chǔ)記憶、寫(xiě)入、讀出，讓人們隨時(shí)可以聽(tīng)到美妙的音樂(lè)，看到世界上發(fā)生的變化近代涂裝：用于轎車(chē)，可以使其漂亮、美觀，同時(shí)耐蝕性顯著提高第1節(jié)外表技術(shù)的意義、目的、特點(diǎn)和應(yīng)用凈化大氣：如化學(xué)氣相沉積觸媒載體對(duì)空氣中有害氣體的分解凈化水質(zhì)：膜材料實(shí)現(xiàn)污水凈化、提純、軟化，及海水淡化等抗菌滅菌：如TiO2的光催化性能，可分解有毒物質(zhì)，到達(dá)殺菌滅菌的目的吸附雜質(zhì)：吸附劑的除臭、吸濕等功能活化功能：遠(yuǎn)紅外陶瓷涂層活化空氣和水生物醫(yī)學(xué)：防止體液腐蝕、阻止基體中有毒元素進(jìn)入人體等治療疾病：磁性涂層的祛痛降壓功能綠色能源：太陽(yáng)能電池薄膜、太陽(yáng)能集熱管、半導(dǎo)體制冷器等優(yōu)化環(huán)境：窗玻璃涂層調(diào)節(jié)光照3.

人類(lèi)適應(yīng)、保護(hù)和優(yōu)化環(huán)境上第1節(jié)外表技術(shù)的意義、目的、特點(diǎn)和應(yīng)用金剛石薄膜；類(lèi)金剛石碳膜；立方氮化硼薄膜；超導(dǎo)薄膜；LB薄膜；超微顆粒型材料；納米固體材料；超微顆粒膜材料；非晶硅薄膜；微米硅；多孔硅；碳60；纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料；梯度功能材料外表潤(rùn)濕和反潤(rùn)濕技術(shù)：外表清洗外表催化技術(shù)膜技術(shù)：膜是使兩物相空間別離且關(guān)聯(lián)，起傳遞質(zhì)量與能量作用的介質(zhì)外表化學(xué)技術(shù)：如生物現(xiàn)象有關(guān)的細(xì)胞膜電勢(shì)和生物電流4.研究和生產(chǎn)新型材料上5.其它外表技術(shù)第1節(jié)外表技術(shù)的意義、目的、特點(diǎn)和應(yīng)用分類(lèi)1.外表合金化噴焊、堆焊、離子注入、激光熔敷、熱浸鍍等2外表覆層與覆膜熱噴涂、電鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化、化學(xué)鍍、氣相沉積、涂裝、堆焊、金屬染色、熱浸鍍3.外表組織轉(zhuǎn)化激光、電子束熱處理、噴丸、輥壓等第2節(jié)外表技術(shù)的分類(lèi)和開(kāi)展一、按學(xué)科特點(diǎn)原子沉積：以原子尺度粒子的形態(tài)在材料外表沉積

顆粒沉積：以宏觀尺度顆粒的形態(tài)在材料外表沉積

整體覆蓋：涂覆材料于同一時(shí)間施加于材料外表

外表改性：采用物理化學(xué)方法使材料外表結(jié)構(gòu)性能發(fā)生變化離子注入、激光外表處理、電子束外表改性、化學(xué)熱處理等電鍍、化學(xué)鍍、物理-化學(xué)氣相沉積等熱噴涂、搪瓷和陶瓷涂覆等包箔、貼片、熱浸鍍、刷鍍、堆焊等第2節(jié)外表技術(shù)的分類(lèi)和開(kāi)展二、按照沉積物粒子的尺寸三、按工藝特點(diǎn)電鍍化學(xué)鍍熱滲鍍熱噴涂堆焊化學(xué)轉(zhuǎn)化膜涂裝外表彩色氣相沉積三束改性外表熱處理形變強(qiáng)化襯里第2節(jié)外表技術(shù)的分類(lèi)和開(kāi)展開(kāi)展前景外表涂敷技術(shù)公元前2000年，從野生漆樹(shù)收集天然漆20世紀(jì)20年代，酚醛樹(shù)脂的出現(xiàn)20世紀(jì)30年代，合成樹(shù)脂涂料時(shí)代醇酸樹(shù)脂資源利用率高及污染低的綠色涂料及涂裝工藝的開(kāi)發(fā)已成為外表工程技術(shù)領(lǐng)域重要的研究方向20世紀(jì)初開(kāi)展起來(lái)的熱噴涂技術(shù)1910-瑞士火焰噴涂50年代美國(guó)爆炸噴涂60年代等離子噴涂和噴焊80年底超音速?lài)娡?1世紀(jì)冷噴涂已成為較為完整的系統(tǒng)多功能涂層的開(kāi)發(fā)：甲板防滑、隱身、防激光致盲、吸熱、光電轉(zhuǎn)換涂層等第2節(jié)外表技術(shù)的分類(lèi)和開(kāi)展開(kāi)展前景外表強(qiáng)化技術(shù)20世紀(jì)20年代首先在汽車(chē)工業(yè)使用噴丸60年代航空工業(yè)廣泛使用本錢(qián)低的外表強(qiáng)化技術(shù)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期鋼的淬火為最早的外表熱處理技術(shù)以電為根底的外表處理新技術(shù)不斷涌現(xiàn)19-20世紀(jì)電的創(chuàng)造20世紀(jì)初，低壓氣體放電的發(fā)現(xiàn)等離子熱化學(xué)及等離子鍍膜技術(shù)的興起60年代PVD、真空蒸鍍及70年代磁控濺射20世紀(jì)60年代，激光、電子束等技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬材料的外表強(qiáng)化第2節(jié)外表技術(shù)的分類(lèi)和開(kāi)展開(kāi)展前景復(fù)合外表技術(shù)復(fù)合外表技術(shù)通過(guò)最正確協(xié)同效益使工件材料外表體系在技術(shù)指標(biāo)、可靠性、壽命、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性方面獲得最正確的效果，克服了單一外表技術(shù)的局限性，解決了許多工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和高新技術(shù)開(kāi)展中特殊的技術(shù)問(wèn)題。外表加工技術(shù)微細(xì)加工技術(shù)在微電子技術(shù)中的重要作用！微細(xì)加工外表技術(shù)領(lǐng)域擴(kuò)展在生物工程應(yīng)用領(lǐng)域；原材料制造業(yè)；家電行業(yè)的預(yù)涂型彩色鋼板；汽車(chē)工業(yè)；納米材料制備外表工程是一門(mén)邊緣性很強(qiáng)的技術(shù)，其開(kāi)展必然受到許多學(xué)科和技術(shù)開(kāi)展的促進(jìn)和制約第2節(jié)外表技術(shù)的分類(lèi)和開(kāi)展第3節(jié)固體的外表表面、界面、相界面、晶界、微晶、納米晶、非晶基本概念表面：固、氣相間的分界；界面：固相間的分界；相界：凝聚相間的分界；晶界：同相中晶粒間分界；微晶：晶粒尺寸位于微米級(jí)以下；納米晶：晶粒尺寸小于100nm；非晶：晶粒尺寸小于1nm；一、典型固體外表1.理想外表第3節(jié)固體的外表理論前提：忽略了晶體內(nèi)部周期性勢(shì)場(chǎng)在晶體中斷的影響，忽略了外表上原子的熱運(yùn)動(dòng)以及出現(xiàn)的缺陷和擴(kuò)散現(xiàn)象，忽略了外表外界環(huán)境的作用〔外界對(duì)外表的物理-化學(xué)作用〕理論上的結(jié)構(gòu)完整的二維點(diǎn)陣平面。即體內(nèi)的晶體結(jié)構(gòu)無(wú)改變地延續(xù)到外表層，直至為外表中斷為止。人們一般把晶體的解理面認(rèn)為是理想外表d內(nèi)部表面理想表面示意圖2.清潔外表不存在任何污染的化學(xué)純外表，是經(jīng)過(guò)諸如離子轟擊、退熾熱處理、超高真空中解理、熱蝕、場(chǎng)效應(yīng)蒸發(fā)等特殊處理后，保持在10-6Pa－10-9Pa超高真空下外來(lái)沾污少到不能用一般外表分析方法探測(cè)的外表。其中離子轟擊加退熾熱處理是目前最普遍采用的方法。清潔外表：臺(tái)階外表、弛豫外表、重構(gòu)外表涂層沉積前需預(yù)處理獲得清潔外表〔外表的化學(xué)組成與體內(nèi)相同，但結(jié)構(gòu)可以不同于體內(nèi)〕第3節(jié)固體的外表清潔外表的原子排列T：低晶面指數(shù)的平臺(tái)(Terrace)L：?jiǎn)畏肿踊騿卧痈叨鹊呐_(tái)階(Ledge)K：?jiǎn)畏肿踊騿卧映叨鹊呐ふ?Kink)除了平臺(tái)，臺(tái)階和扭折外，還有外表吸附的單原子〔A〕以及外表空位〔V〕。由Kossel和Stranski提出的TLK模型，由一些較大的平坦區(qū)域和一些高度不同的臺(tái)階構(gòu)成。已被低能電子衍射(LEED)等外表分析結(jié)果證實(shí)，并可以推算出臺(tái)階高度和密度。這類(lèi)結(jié)構(gòu)比較普遍地發(fā)生在一些金屬及其氧化物，半導(dǎo)體材料及其化合物晶體的某些晶面上，如Cu,Au,W,Pt,Pd,Si,Ge,As,GaAs,ZnO等臺(tái)階和扭折對(duì)晶體生長(zhǎng)、氣體吸附和反響速度影響較大第3節(jié)固體的外表⑴臺(tái)階外表外表不是原子級(jí)的平坦，外表原子可以形成臺(tái)階結(jié)構(gòu)不是平面，由規(guī)那么的或不規(guī)那么的臺(tái)階組成晶面1（平面）晶面3（連接面）晶面2（立面）第3節(jié)固體的外表弛豫外表示意圖d0ds很多半導(dǎo)體材料以及金屬材料、離子晶體等材料中均可觀察到外表原子弛豫的存在最明顯處是外表第一層原子與第二層之間距離的變化，越深入體相，弛豫效應(yīng)越弱，并且是迅速消失。外表層之間以及外表和內(nèi)部原子層之間的垂直間距ds和體內(nèi)原子層間距d0相比有所膨脹和壓縮的現(xiàn)象，可能涉及幾個(gè)原子層。包括：壓縮效應(yīng)，弛張效應(yīng)，起伏效應(yīng)等。⑵外表弛豫第3節(jié)固體的外表①

壓縮效應(yīng)外表原子失去空間方向的相鄰原子后，體內(nèi)原子對(duì)外表原子的作用，產(chǎn)生了一個(gè)指向體內(nèi)的合力，導(dǎo)致外表原子向體內(nèi)的縱向弛豫。在金屬晶體外表比較常見(jiàn)，其弛豫一般不超過(guò)晶格常數(shù)的1.5-5%。如Al〔110〕,Fe〔100〕外表等，在Mo(100)外表可觀察到比較大的縱向弛像。第3節(jié)固體的外表②

弛張效應(yīng)在少數(shù)晶體的某些外表發(fā)生原子向體外移動(dòng)的縱向弛豫，造成了晶體的膨脹。多出現(xiàn)在金屬晶體及其化合物外表，如Al(111)面的層間距可以增加正常間距的25%左右。第3節(jié)固體的外表③

起伏效應(yīng)在半導(dǎo)體材料如Ge,Si等晶體(111)外表上觀察到，有的原子向體外方向弛豫，有的原子向體內(nèi)弛豫，而且這兩種方向相反的縱向弛豫是有規(guī)律地間隔出現(xiàn)的，即有起有伏，稱(chēng)之為起伏效應(yīng)。第3節(jié)固體的外表外表原子層在水平方向上的周期性(晶格基矢as)不同于體內(nèi)(晶格基矢a0)，但垂直方向上的層間距ds與內(nèi)部層間距d0相同。重構(gòu)外表示意圖d0asa0d0⑶外表重構(gòu)當(dāng)外表吸附外來(lái)原子而使懸掛鍵飽和時(shí)，重構(gòu)必然發(fā)生。第3節(jié)固體的外表外表擴(kuò)散物質(zhì)中原子(分子)的遷移現(xiàn)象稱(chēng)為擴(kuò)散。擴(kuò)散過(guò)程遵循Fick擴(kuò)散第一定律和第二定律。擴(kuò)散過(guò)程中原子平均擴(kuò)散距離X

為：Q

取決于晶格結(jié)構(gòu)，固溶體類(lèi)型，擴(kuò)散元素，合金元素，擴(kuò)散途徑XctD=擴(kuò)散時(shí)間擴(kuò)散系數(shù)幾何因素所決定的常數(shù)D=D0exp除體擴(kuò)散外，還有外表擴(kuò)散，晶界擴(kuò)散，位錯(cuò)擴(kuò)散等Q表＜Q界＜Q位＜Q體；D表＞D界＞D位＞D體QRT擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散時(shí)間第3節(jié)固體的外表外表高溫熔融電沉積化學(xué)沉積氣相沉積擴(kuò)散涂層離子注入及沖擊鍍涂層外表粉末冶金涂層金屬涂層的形成機(jī)制主要有：第4節(jié)金屬涂層形成機(jī)制類(lèi)型〔一〕外表高溫熔融形成機(jī)制熱噴涂層熱噴涂材料〔粉末或線材〕經(jīng)熱源〔火焰或電弧〕加熱至熔化或半熔化態(tài)，用高壓氣流令其霧化并噴射于工件上，塑態(tài)霧化金屬粒子以很高速度打到工件外表成片層狀結(jié)構(gòu)堆集形成涂層熱浸鍍層將經(jīng)過(guò)外表處理的金屬工件放入遠(yuǎn)比工件熔點(diǎn)低的熔融金屬中，工件外表就鍍上一層金屬鍍層堆焊涂層焊接材料〔焊條或焊絲〕在熱源〔焊接電弧〕作用下熔化并涂敷于工件外表形成堆焊層熱燙印層在一定的壓力和溫度下，將金屬箔或顏料箔燙印到承印物上的工藝第4節(jié)金屬涂層形成機(jī)制自蔓延高溫合成涂層利用涂層材料之間的高效熱反響放出的熱量，將反響生成物熔化、凝固后在工件外表形成所需涂層真空熔結(jié)涂層將熔點(diǎn)低于基體金屬熔點(diǎn)的合金粉末涂覆于工件外表，在真空爐中加熱熔化，與基體金屬進(jìn)行液固相擴(kuò)散互溶，冷卻后在工件外表形成接近平衡相的涂層鑄滲涂層將涂層材料涂敷于鑄模外表，利用液體金屬與涂層材料的相互作用，冷卻后在鑄件外表形成合金化涂層電火花涂層利用電極與工件之間的電火花放電，使電極和工件材料局部產(chǎn)生熔化，并相互作用而形成合金覆層第4節(jié)金屬涂層形成機(jī)制〔二〕電沉積形成機(jī)制利用直流電從電解液中將金屬離子復(fù)原，在工件上析出并不斷沉積形成涂層電鍍?cè)谥绷麟姷淖饔孟拢娊庖褐械慕饘匐x子復(fù)原，并沉積到零件外表形成有一定性能的金屬鍍層。電刷鍍采用直流電源，電源的正極接鍍筆，作為刷鍍的陽(yáng)極，電源的負(fù)極接工件，作為刷鍍的陰極。刷鍍時(shí)，使浸滿鍍液的鍍筆以一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度在工件外表上移動(dòng)，并保持適當(dāng)壓力，于是在工件外表形成覆蓋層。第4節(jié)金屬涂層形成機(jī)制〔三〕化學(xué)沉積形成機(jī)制將工件浸入含欲鍍金屬的鹽和復(fù)原劑的電解質(zhì)溶液中，復(fù)原劑發(fā)生氧化反響，被鍍金屬離子復(fù)原，并在工件外表沉積，形成與基體結(jié)合牢固的覆層?；瘜W(xué)鍍又稱(chēng)為自催化沉積。在化學(xué)鍍中，金屬離子是依靠在溶液中得到所需要的電子而復(fù)原成金屬沉積在工件外表形成涂層的。Mn++ne→MM:Ag,Ni,Cu第4節(jié)金屬涂層形成機(jī)制〔四〕氣相沉積形成機(jī)制物理氣相沉積〔簡(jiǎn)稱(chēng)PVD〕包括真空蒸鍍、濺射鍍和離子鍍，形成過(guò)程均可歸結(jié)為三步①成膜材料的氣化即成膜材料的蒸發(fā)、升華、被濺射、分解，也就是成膜材料的源②成膜材料的原子、分子或離子從源到基片的遷移在這一過(guò)程中粒子間可能發(fā)生碰撞，產(chǎn)生離化、復(fù)合、反響、能量的變化和運(yùn)動(dòng)方向的改變等一系列復(fù)雜過(guò)程