表面工程的理論與技術(shù)

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)發(fā)展的需求，表面工程做為一門新型的綜合性學(xué)科，在國內(nèi)外得到了迅速發(fā)展，尤其是在當(dāng)今全球循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求下，表面工程在機(jī)械、材料、冶金、化工、軍工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐證明，表面工程的運(yùn)用能有效改善材料表面性能，延長零件的使用壽命，并能有效節(jié)約資源能源，減少環(huán)境污染，具有很高的投入產(chǎn)出比。特別是一些常用的表面工程技術(shù)已成為提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)施設(shè)備維修和技術(shù)改造的有力保障。由于表面工程對生產(chǎn)的巨大推動作用，表面工程成為了近20年來發(fā)展最快的學(xué)科之一，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分，為制造業(yè)和維修、再制造領(lǐng)域注入了活力，推動了制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，并成為具有中國特色的、自主創(chuàng)新的再制造產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)支撐。表面工程一直以來在不斷完善自身的學(xué)科體系。理論上，表面工程在有關(guān)邊緣學(xué)科交叉滲透的基礎(chǔ)上形成了具有特色的基礎(chǔ)理論和技術(shù)理論；應(yīng)用上，表面工程已深入到國民經(jīng)濟(jì)的方方面面，并將產(chǎn)生越來越大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。為了與有關(guān)學(xué)者、工程技術(shù)人員共同推進(jìn)表面工程的發(fā)展，我們于1999年編著了《表面工程的理論與技術(shù)》一書，后經(jīng)2001年第二次印刷。應(yīng)國防工業(yè)出版社的邀請，我們對《表面工程的理論與技術(shù)》的第1版進(jìn)行了修訂。本書在表面工程學(xué)科體系的總體構(gòu)思下，側(cè)重討論表面工程的基礎(chǔ)理論和技術(shù)理論，表面工程技術(shù)的工藝要點(diǎn)、保證質(zhì)量的措施及技術(shù)的復(fù)合與發(fā)展，力圖探討貫穿于各種表面技術(shù)之中的基本科學(xué)技術(shù)問題及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。本修訂版對第一版中的部分章節(jié)做了刪減，并重點(diǎn)添加了近10年來表面工程領(lǐng)域研究的新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料，在單一表面工程、復(fù)合表面工程的基礎(chǔ)上，融入了納米表面工程、自修復(fù)技術(shù)、自動化表面工程、表面工程技術(shù)設(shè)計(jì)等表面工程領(lǐng)域的新成果。

內(nèi)容概要

表面工程是20世紀(jì)80年代形成的新興學(xué)科，它的迅速發(fā)展有效地推動了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。本書突出表面工程學(xué)科“綜合、復(fù)合、交叉、系統(tǒng)”的特色，重視復(fù)合表面工程技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用及表面工程的技術(shù)設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)理論緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際。本書內(nèi)容博采眾長，反映了表面工程的最新進(jìn)展。本書可作為高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)師生的教材或參考書，可供研究人員和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章  表面工程概論  1.1  表面工程的內(nèi)涵及功能    1.1.1  表面工程的內(nèi)涵    1.1.2  表面工程的功能  1.2  表面工程技術(shù)的分類    1.2.1  表面改性技術(shù)    1.2.2  表面處理技術(shù)    1.2.3  表面涂覆    1.2.4  復(fù)合表面工程技術(shù)    1.2.5  納米表面工程技術(shù)  1.3  表面工程的發(fā)展    1.3.1  表面工程發(fā)展的歷史性標(biāo)志    1.3.2  表面工程發(fā)展的三個階段  1.4  發(fā)展表面工程的意義  參考文獻(xiàn)第2章  表面覆層的形成與結(jié)合機(jī)理  2.1  表面覆層界面結(jié)合概述    2.1.1  表面覆層含義    2.1.2  覆層界面結(jié)合的類型    2.1.3  覆層界面的結(jié)合性能及其影響因素  2.2  堆焊層的形成與結(jié)合    2.2.1  堆焊覆層與基體的冶金結(jié)合    2.2.2  熔合區(qū)的性能特點(diǎn)    2.2.3  堆焊覆層質(zhì)量的控制  2.3  熱熔融涂層的形成與結(jié)合    2.3.1  熱噴涂涂層的形成    2.3.2  熱熔融涂層與基材的結(jié)合形式    2.3.3  影響結(jié)合強(qiáng)度的主要因素    2.3.4  提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的措施  2.4  電化學(xué)沉積鍍層的形成與結(jié)合    2.4.1  金屬電沉積過程    2.4.2  金屬的電結(jié)晶過程    2.4.3  鍍層的結(jié)合及其影響因素    2.4.4  復(fù)合鍍層的結(jié)合機(jī)理  2.5  氣相沉積層的形成與結(jié)合    2.5.1  氣體與固體的相互結(jié)合    2.5.2  薄膜的生長    2.5.3  不同晶態(tài)的形成    2.5.4  不同沉積方法的成膜及薄膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)    2.5.5  薄膜的附著力及其影響因素  2.6  粘涂層的形成與結(jié)合    2.6.1  粘接的基本條件    2.6.2  粘接現(xiàn)象的各種理論解釋    2.6.3  粘涂層的形成機(jī)理    2.6.4  粘接強(qiáng)度的影響因素與控制  2.7  摩擦化學(xué)膜的形成與結(jié)合    2.7.1  摩擦化學(xué)膜的形成    2.7.2  摩擦化學(xué)膜的形成機(jī)理  參考文獻(xiàn)第3章  表面熔覆技術(shù)  3.1  堆焊技術(shù)    3.1.1  堆焊合金的分類及應(yīng)用    3.1.2  堆焊金屬的合金化    3.1.3  堆焊方法  3.2  熱噴涂技術(shù)    3.2.1  概述    3.2.2  熱噴涂技術(shù)的工藝流程    3.2.3  等離子噴涂原理及特點(diǎn)    3.2.4  超聲速火焰噴涂原理及特點(diǎn)    3.2.5  高速電弧噴涂原理及特點(diǎn)  3.3  激光熔覆技術(shù)    3.3.1  激光熔覆技術(shù)原理與特點(diǎn)    3.3.2  激光熔覆設(shè)備與材料……第4章  表面涂裝與粘涂技術(shù)第5章  表面沉積技術(shù)第6章  表面改性及表面處理技術(shù)第7章  自動化表面技術(shù)裝備設(shè)計(jì)及應(yīng)用第8章  表面工程技術(shù)設(shè)計(jì)

章節(jié)摘錄

插圖：表面工程的快速發(fā)展及廣泛應(yīng)用被認(rèn)為是制造領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)之一，對提高機(jī)械設(shè)備及電子電器產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力，以及加速對引進(jìn)設(shè)備零（部）件的國產(chǎn)化等都發(fā)揮著巨大的作用。德國大眾汽車公司總裁Volkswagen認(rèn)為：下一代的發(fā)動機(jī)性能，在很大程度上取決于幾百平方厘米的表面上。機(jī)械產(chǎn)品的故障往往是個別零件失效造成的，而零件失效往往是由于局部表面造成的。如果應(yīng)用表面工程技術(shù)將機(jī)械產(chǎn)品中那些易損零件的易損表面的失效期延長，則產(chǎn)品的整體性能就可以得到提高。（1）表面工程的實(shí)施可促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。西陵長江大橋懸索調(diào)整結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新就是一個典型的實(shí)例。西陵長江大橋和汕頭海灣大橋都是懸索式結(jié)構(gòu)，這種懸索橋的特點(diǎn)是在橋的兩端分別建起兩個約100m高的橋墩，在橋墩上放置兩塊平面鋼板稱為鞍座底板，鞍座底板上放置兩排懸索鞍座，再把兩條主纜分別架‘在兩排懸索鞍座上，然后在兩條主纜上吊掛橋梁板。在建橋的過程中，為了力的平衡，需要多次縱向推移懸索鞍座，由于懸索鞍座對底板有很大的正壓力，這就給縱向推移帶來了很大的困難，為了減少縱向推移力，唯一的辦法就是降低懸索鞍座與鞍座底板之間的摩擦因數(shù)。國外的辦法是在摩擦副間加上幾千枚滾針，把滑動摩擦改為滾動摩擦，這樣可以有效減少摩擦力，從而減少縱向推移力。但是，這種辦法給制造工藝增加了難度，首先要對每件幾十噸重的懸索鞍座和鞍座底板進(jìn)行熱處理，保證摩擦副表面的力學(xué)性能。其次，要對摩擦副表面和滾針進(jìn)行精加工。我國目前的加工能力和水平很難保證摩擦副表面及數(shù)千枚滾針的尺寸精度和幾何形狀精度。向國外訂購整件或委托加工，價格都是十分昂貴。在這種情況下，全軍裝備維修表面工程研究中心成功地采用了表面工程技術(shù)的方案，在懸索鞍座和鞍座底板上制備出復(fù)合減摩表面涂層，以減少摩擦副的摩擦因數(shù)，從而顯著減少縱向推力。這種方案是表面工程在橋梁建設(shè)上的一次創(chuàng)新應(yīng)用，在國內(nèi)外建橋史上均為首次，它大大降低了大型懸索鞍座及鞍座底板的制造難度，節(jié)約了大批經(jīng)費(fèi)，保證了大橋順利建成通車。（2）表面工程的實(shí)施可以促進(jìn)產(chǎn)品材料的優(yōu)化。例如大慶石化總廠8個直徑6m，高20m的ABS料倉的防腐問題，采用碳鋼材料加內(nèi)表面電弧噴涂防腐層的方法代替了昂貴的不銹鋼倉體。（3）表面工程的實(shí)施還可以促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品性能的提升。例如在切削刀具上應(yīng)用離子鍍新技術(shù)，可使刀具壽命延長2倍～10倍，切削速度、進(jìn)給量大幅度提高，零件的粗糙度大幅度降低為加工自動化提供了有力的支持。

編輯推薦

《表面工程的理論與技術(shù)(第2版)》是由國防工業(yè)出版社出版的。

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