《材料表面工程》1課程主要內(nèi)容表面工程概論表面工程的基本概念和理論熱噴涂技術(shù)電鍍和化學(xué)鍍表面化學(xué)熱處理技術(shù)表面形變強(qiáng)化技術(shù)表面熱處理技術(shù)氣相沉積技術(shù)高能束表面改性技術(shù)表面涂料與涂裝技術(shù)2本課程的教學(xué)目的與任務(wù)論述表面工程技術(shù)的形成、分類和內(nèi)涵；簡(jiǎn)要介紹材料表面的基本概念和重要的理論；通過實(shí)用的、典型的表面處理技術(shù)來說明實(shí)施表面處理的工藝、裝備、技術(shù)路線和應(yīng)用等。以此對(duì)材料表面工程有較為深入的了解，對(duì)該課程的理論方法和應(yīng)用有較為清晰的認(rèn)識(shí)。3本課程的基本要求掌握表面工程方面的基本理論，包括表面物理和表面化學(xué)方面，能用理論分析解決實(shí)際問題。了解主要的表面處理方法，特別是為獲得理、化、裝飾性能所需要的技術(shù)。初步掌握檢測(cè)表面結(jié)構(gòu)、性能的設(shè)備、儀器、方法和實(shí)用性。掌握常規(guī)的理、化方法。具有針對(duì)某一實(shí)際表面應(yīng)用項(xiàng)目設(shè)計(jì)完整技術(shù)路線，選用配套儀器設(shè)備的能力。4推薦教材及主要參考書推薦教材：姜銀方《現(xiàn)代表面工程技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社，2006年第一版。主要參考書：潘鄰《表面改性熱處理技術(shù)與應(yīng)用》機(jī)械工業(yè)出版社，2006。李國(guó)英等《材料及其制品的表面加工新技術(shù)》中南大學(xué)出版社，2003年第一版。錢苗根等《現(xiàn)代表面技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社，2003年第一版姜江，《表面淬火技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社，2006年第一版。劉任志，《非金屬電鍍與精飾－技術(shù)與實(shí)踐》化學(xué)工業(yè)出版社，2006第一版。5第一章表面工程概論第一節(jié)表面工程的含義第二節(jié)表面工程的發(fā)展歷程第三節(jié)表面工程的意義第四節(jié)表面工程的分類第五節(jié)表面工程的應(yīng)用第六節(jié)表面工程的發(fā)展動(dòng)向6什么叫表面工程？能在你的所見所聞中舉出實(shí)例嗎？1.1表面工程的含義7請(qǐng)大家想一想，有哪些表面處理實(shí)例？化妝前化妝后1.1表面工程的含義8隱身飛機(jī)怎么隱身？1.減小飛機(jī)的雷達(dá)反射面2.降低紅外輻射3.運(yùn)用隱蔽色降低肉眼可視度1.1表面工程的含義91.1表面工程的含義表面化學(xué)熱處理10“SurfaceEngineeringistreatmentofthesurfaceandnear-surfaceregionsofamaterialtoallowthesurfacetoperformfunctionsthataredistinctfromthosefunctionsdemandedfromthebulkofthematerial”-----fromASMMetalHandbook“Solidsarecomposedofabulkmaterialcoveredbyasurface.ThesurfacewhichboundsthebulkmaterialiscalledtheSurfacephase.SurfaceengineeringinvolvesalteringthepropertiesoftheSurfacePhaseinordertoreducethedegradationovertime.”

-----fromWikipedia定義

表面工程是表面經(jīng)過預(yù)處理后，通過表面涂覆、表面改性或多種表面技術(shù)復(fù)合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀況，以獲得表面所需性能的系統(tǒng)工程?！安牧媳砻婀こ淌遣牧媳砻嫣幚砑夹g(shù)的總稱”-----------趙文軫含義11材料表面工程技術(shù)：是指通過一些物理、化學(xué)、機(jī)械的工藝方法使材料表面具有與基體材料不同的組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和物理狀態(tài)，從而使經(jīng)過處理后的表面具有與基體材料不同的性能，以此來提高產(chǎn)品的可靠性或延長(zhǎng)其使用壽命。1.1表面工程的含義121.2表面工程技術(shù)的發(fā)展歷程表面工程技術(shù)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)“承旋”，酒器，東漢建武年間，現(xiàn)藏于北京故宮博物院獸形盒硯，東漢制，出土于1980年陜西臨潼姜寨新石器時(shí)代墓葬品，由石硯、盒身、盒蓋三部分組成

中國(guó)古代的鎏金工藝

131.2表面工程技術(shù)的發(fā)展歷程表面工程技術(shù)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)

日本刀的覆土燒刃

世界三大名刃之一14表面工程形成一門獨(dú)立的學(xué)科是近20來年的事：

1983年表面工程的概念被首次提出。1986年國(guó)際熱處理聯(lián)合會(huì)更名為國(guó)際熱處理與表面工程聯(lián)合會(huì)。1987年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)表面工程研究所成立。1988年《表面工程》雜志創(chuàng)刊，后更名為《中國(guó)表面工程》。2000年全國(guó)焊接學(xué)會(huì)原“堆焊與熱噴涂專業(yè)委員會(huì)”正式更名為“堆焊及表面工程專業(yè)委員會(huì)”。目前，全世界范圍內(nèi)，表面工程的應(yīng)用已取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且也逐漸發(fā)展成為橫跨多個(gè)學(xué)科的邊緣性、綜合性、復(fù)合型學(xué)科。

1.2表面工程技術(shù)的發(fā)展歷程151.3表面工程的工程意義RawmaterialenergyProductProductSurfaceEngineeringGoodproduct+16工程意義

*提高材料和工件的可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命

*制備具有特殊功能的表面

*對(duì)節(jié)能降耗與再制造的特殊貢獻(xiàn)

*滿足人們精神文化生活的需要

科學(xué)價(jià)值

*材料制備與合成的新技術(shù)

*為新技術(shù)發(fā)展提供工藝和材料支持

*多學(xué)科交叉，促進(jìn)新的學(xué)術(shù)研究課題1.3表面工程的工程意義171.4表面工程的分類1．按工藝特點(diǎn)進(jìn)行分類

材料表面工程技術(shù)按工藝特點(diǎn)可大致分為以下13類：電鍍、化學(xué)鍍、熱滲鍍、熱噴涂、堆焊、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、涂裝、表面彩色、氣相沉積、“三束”改性以及表面熱處理、形變強(qiáng)化和襯里。每類又可分為一些更細(xì)的工藝項(xiàng)目。18

這些分類方法比較清晰地體現(xiàn)了工程技術(shù)的特點(diǎn)，而且與工程技術(shù)上的名稱基本一致，容易記憶。但缺乏學(xué)術(shù)上的邏輯性，因?yàn)橛行┘夹g(shù)盡管工藝不一樣，但基本的改質(zhì)機(jī)理是相同或相似的。

1.4表面工程的分類192．按作用方式進(jìn)行分類

1.表面涂鍍層技術(shù)2.表面改性技術(shù)（合金化，改變了其化學(xué)成分）3表面處理技術(shù)（不改變化學(xué)成分，但改變組織結(jié)構(gòu)）（這是來源于國(guó)家自然科學(xué)基金委的分類）1.4表面工程的分類20表面涂覆技術(shù)1.4表面工程的分類21表面改性技術(shù)（合金化，改變了其化學(xué)成分）1.4表面工程的分類221.4表面工程的分類表面處理技術(shù)（不改變化學(xué)成分，但改變組織結(jié)構(gòu)）231.4表面工程的分類243．按表面改性的目的或性質(zhì)分類

（1）表面耐磨和減磨技術(shù)；（2）表面耐蝕抗氧化技術(shù)；

（3）表面強(qiáng)化(提高疲勞強(qiáng)度)技術(shù)；

（4）表面裝飾技術(shù)；

（5）功能表面技術(shù)及表面修復(fù)技術(shù)。1.4表面工程的分類251.5表面工程的應(yīng)用26一.表面工程改善和美化人類生活27二.表面工程是先進(jìn)制造技術(shù)中的應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)的缸套耐磨處理機(jī)床刀具的氮化鈦涂層高速鋼的離子氮化處理傳熱管的高分子鍍膜28三.表面工程在零件維修行業(yè)的應(yīng)用全軍裝備維修表面工程研究中心應(yīng)用電弧噴涂技術(shù)成功地修復(fù)了長(zhǎng)江三峽工程中挖泥船的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，當(dāng)時(shí)如從日本購(gòu)買新軸，加上運(yùn)費(fèi)和進(jìn)口關(guān)稅等需人民幣120萬元，從訂購(gòu)到交貨需三個(gè)月以上，停產(chǎn)損失更為可觀，而修復(fù)總費(fèi)用僅3.5萬元，不足曲軸價(jià)格的3%29四.表面工程在電子工業(yè)中的應(yīng)用半導(dǎo)體表面真空蒸發(fā)鍍金屬膜電視攝像機(jī)攝像管的光電導(dǎo)面顯示器上電發(fā)光的熒光體電子計(jì)算機(jī)中的絕緣膜30五.表面工程在特殊領(lǐng)域中的應(yīng)用311.6表面工程的發(fā)展動(dòng)向1.深化表面科學(xué)基礎(chǔ)理論與表面測(cè)試技術(shù)的研究。2.發(fā)展復(fù)合技術(shù)。3.研究開發(fā)新型涂層材料。4.開發(fā)多功能涂層。5.擴(kuò)展表面工程的應(yīng)用領(lǐng)域。6.積極為國(guó)家重大工程建設(shè)服務(wù)。7.將高新技術(shù)引入表面工程。8.節(jié)能減排。1.6表面工程的發(fā)展動(dòng)向32思考問題表面工程技術(shù)可以用來制造復(fù)合材料么？33表面工程是再制造發(fā)展的基石

傳統(tǒng)的產(chǎn)品壽命周期是“研制—使用—報(bào)廢”，其物流是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)。在產(chǎn)品壽命周期中加入再制造過程，可實(shí)現(xiàn)理想的綠色產(chǎn)品循環(huán)壽命周期，即“研制-使用-報(bào)廢固體廢棄物-再制造”。SurfaceEngineeringprovidesbasementforREprogress.Thetraditionalproductlifecycle,R&D–Use–Waste,isanopenlogisticssystem.RMmakesitagreensystemas,R&D–Use–Waste–RM.Accordingtostatistics,70%ofenvironmentalpollutionisfromthemanufacturing.Ifwecanachievemanufacturingandre-manufacturing"fusiondevelopment"toreduceexcesscapacity,willgreatlypromotetheconstructionofecologicalcivilization.據(jù)統(tǒng)計(jì)，70%的環(huán)境污染來自制造業(yè)。如果能夠?qū)崿F(xiàn)制造業(yè)和再制造業(yè)的“融合式發(fā)展”，減少產(chǎn)能過剩，將極大促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。英國(guó)《自然》雜志特刊發(fā)表的評(píng)論：“創(chuàng)建一個(gè)沒有浪費(fèi)的世界是時(shí)候了”。3435

再制造取得了十分顯著的成效。以濟(jì)南復(fù)強(qiáng)公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，若再制造200萬臺(tái)斯泰爾發(fā)動(dòng)機(jī)，可以節(jié)省金屬153萬噸，節(jié)電29億度，回收附加值646億元，實(shí)現(xiàn)利稅58億元，減少CO2排放12萬噸。Remanufacturinghasachievedsignificantresults.InJinanFuqiang'sstatisticsCase,IfweremanufacturetwomillionunitsSteyrengine,1.53milliontonsofmetaland2.9billionkWhofelectricityaresaved,equivalentto64.6billionyuan,tax5.8billionyuan,reducedCO2emissions120,000tons.減少CO2排放再用金屬節(jié)電創(chuàng)利稅節(jié)省購(gòu)機(jī)費(fèi)回收附加值12萬噸153萬噸29億度58億元580億元646億元再制造的巨大效益GreatbenefitsofRemanufacturing36再制造的巨大效益GreatbenefitsofRemanufacturing

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年我國(guó)僅14家汽車再制造企業(yè)的再制造產(chǎn)值規(guī)模已達(dá)25億元。2013年《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略及近期行動(dòng)計(jì)劃的通知》中提出到2015年末，實(shí)現(xiàn)年再制造發(fā)動(dòng)機(jī)80萬條，變速箱、啟動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等800萬件，工程機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械等20萬臺(tái)套，實(shí)現(xiàn)再制造產(chǎn)值500-800億元

Accordingtostatistics,theoutput

valueof14automobileremanufacturingenterprisesin2011reached2.5billion.

In2013,"circulareconomydevelopmentstrategyandIPAnoticebyStateCouncil"proposedthat,Bytheendof2025,remanufacturedenginesachieve800000peryear;gearbox,starter,generator8million,Engineeringmachinery,miningmachinery,agriculturalmachinery200,000sets,outputvalueabout500-800onehundredmillionyuan.37歐美等國(guó)的再制造多年以來是在原型產(chǎn)品制造工業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要以尺寸修理法和換件修理法為主。換件修理法是將損傷零件整體更換為新品零件；尺寸修理法是將失配的零件表面尺寸加工到可以配合的范圍，如缸套-活塞磨損失效后，通過鏜缸的方法恢復(fù)缸套的尺寸精度，再配以大尺寸的活塞完成再制造.這種模式的缺點(diǎn)是資源能源消耗大，舊件再制造率低

Chinese

characteristics

of

RM

再制造的中國(guó)特色(2-1)Replace-repairingMethodandSize-repairingMethodhavebeenusedabroad.Theformerreplacesthenewcomponenttothewasteone.Andthelaterwidensthesizeofwornsurfacetomatchthenon-standardnewcomponent,f