金属材料表面技术原理与工艺PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1从表面技术到表面工程 1

1.2表面技术在现代工业中发挥巨大作用的原因 4

1.2.1采用表面技术可以解决某些零部件采用单一材料无法满足的性能要求 4

1.2.2节约贵重材料，大幅度提高性价比 5

1.2.3电子信息技术飞速发展的需要 6

1.2.4节能、开发新能源的需求 6

1.3表面工程中的设计概念 7

1.4表面技术的发展与环境保护 9

1.4.1开发各种材料表面防腐蚀新技术是重要的研究方向 9

1.4.2应重视新型复合表面技术的研发 11

1.4.3几种值得注意的表面改性技术 12

1.4.4开发新型制备薄膜太阳能电池技术是研究热点 14

1.4.5涂镀层技术中钢板、钢梁、钢管的镀层新技术开发 15

1.4.6表面技术中的环保问题 15

习题 17

参考文献 18

第2章 利用相变原理设计表面改性技术 19

2.1马氏体相变基本特征概述及在设计表面改性技术中应用 19

2.2残余应力产生原理与分析方法 23

2.2.1冷却过程中的残余应力产生原理 24

2.2.2残余应力综合分析与控制 26

2.3表面组织金相分析方法 29

2.3.1阿贝原理 29

2.3.2利用阿贝原理分析金相组织 31

2.4表面相变强化工艺设计与典型工艺分析 33

2.4.1工艺设计基本思路与一般规律 34

2.4.2感应加热淬火工艺设计与分析 36

2.4.3激光表面相变强化工艺 44

2.5表面相变强化工艺设计案例 49

2.6快速加热零部件失效案例分析 55

2.7非钢铁材料表面相变强化工艺设计与贝氏体组织应用 58

2.8几种常用表面改性工艺 60

习题 64

参考文献 67

第3章 利用扩散与相变原理设计表面改性工艺 68

3.1基本原理概述 68

3.2扩散基本规律 70

3.2.1纯扩散理论 70

3.2.2反应扩散理论 71

3.3利用反应扩散方法设计表面改性工艺的思路 74

3.4利用纯扩散理论设计表面改性工艺 75

3.4.1钢的渗碳工艺分析 75

3.4.2渗碳过程中炉内碳势的控制 80

3.4.3渗碳件残余应力分析 83

3.4.4渗碳的数值模拟技术简介 84

3.5利用反应扩散理论设计表面改性工艺 89

3.5.1设计思想与基本原理 89

3.5.2典型工艺1——氮化工艺 91

3.5.3渗硼工艺设计 98

3.5.4固体粉末渗锌 100

3.5.5盐浴渗金属方法TD技术 101

3.5.6氮化与渗金属过程中产生的残余应力 102

3.6工艺设计案例 105

3.6.1案例1齿轮表面改性工艺设计 105

3.6.2案例2导线夹制备工艺的设计 108

3.6.3案例3对小模数齿轮设计多元共渗代替渗碳的技术方案 112

3.6.4案例4利用TD方法提高热模具寿命 113

3.7失效分析案例 114

3.7.1案例1轴承外圈裂纹分析 114

3.7.2案例2氮化裂纹问题 115

3.8几种典型的表面改性工艺 117

3.8.1碳氮共渗技术 117

3.8.2真空渗碳 118

3.8.3二段及三段氮化法 119

3.8.4提高钢件抗腐蚀能力的氮化法 119

3.8.5 TD方法渗金属 120

3.8.6抗蚀、抗氧化表面改性工艺设计 121

3.8.7多元共渗工艺设计 123

3.8.8快速电加热渗铝金 123

3.9表面改性技术中的污染问题 124

习题 125

参考文献 127

第4章 薄膜技术 128

4.1薄膜的定义与薄膜形成 128

4.1.1薄膜定义及在现代科技中作用 128

4.1.2薄膜形成过程简介 129

4.2化学气相沉积技术基本原理与典型工艺分析 132

4.2.1化学原理在化学气相沉积中作用与典型工艺分析 132

4.2.2 TCVD薄膜沉积过程与特点 137

4.2.3 CVD技术的应用 138

4.2.4 TCVD应用范围探讨 140

4.3真空技术基础 141

4.3.1真空的定义与单位 141

4.3.2气体分子能量运动速度与分子间碰撞 142

4.3.3真空的获得 143

4.3.4真空系统配置简介 145

4.4等离子体技术基础 148

4.4.1等离子体基本概念 148

4.4.2等离子体产生方法 150

4.5粒子间碰撞 156

4.5.1弹性碰撞能量转移 156

4.5.2非弹性碰撞的能量转移 157

4.6等离子体化学气相沉积技术 160

4.7物理气相沉积——真空蒸发镀膜技术 163

4.7.1基本原理 163

4.7.2蒸发源与合金膜的蒸发镀 166

4.8物理气相沉积——离子镀技术 167

4.8.1基本原理 167

4.8.2典型工艺分析 169

4.9物理气相沉积技术——溅射镀膜 170

4.9.1离子溅射中一些理论问题 170

4.9.2典型溅射镀膜技术 172

4.9.3磁控溅射技术 173

4.10离子注入与离子束合成薄膜技术原理 178

4.10.1离子注入的原理 178

4.10.2离子注入机与注入工艺 184

4.10.3离子束与镀膜复合技术 185

4.10.4离子注入技术实际应用状况 190

4.11薄膜中的应力分析 192

4.11.1薄膜内应力 192

4.11.2薄膜的附着力 196

4.12薄膜设计应用案例 197

案例1用TCVD技术沉积TiN提高硬质合金刀具切削速度 197

案例2在蓝宝石上沉积TiN薄膜 198

案例3光盘记录系统 200

案例4太阳能电池原理与薄膜材料设计 203

4.13几种气相沉积镀膜技术 204

4.13.1反应蒸发镀工艺 204

4.13.2三级与四级溅射 205

4.13.3高频溅射镀 205

4.13.4多弧离子镀 206

4.13.5离子团束镀 207

4.13.6离子辅助沉积 207

4.13.7双离子束镀 208

习题 208

参考文献 209

第5章 涂镀层技术 210

5.1电沉积技术基本原理与典型工艺 210

5.1.1金属电化学腐蚀模型与标准电极电位 210

5.1.2电沉积的基本过程 212

5.1.3电沉积中的定量计算 213

5.1.4电沉积的后处理与镀层残余应力 216

5.1.5典型电沉积工艺分析——电镀锌工艺 217

5.1.6电沉积技术中的污染问题 221

5.2电刷镀技术 222

5.2.1基本原理 222

5.2.2电刷镀工艺步骤与应用领域 226

5.3电沉积技术在高科技中应用 229

案例1利用电沉积技术制备薄膜太阳能电池材料 229

案例2利用电沉积技术制备镍网材料 229

案例3电沉积铜用于IC铜布线 230

5.4电沉积零件的失效分析 231

案例4电沉积汽车调节螺杆失效分析 231

5.5化学镀技术 233

5.5.1化学镀原理 233

5.5.2化学镀典型工艺与组织性能及应用 235

5.5.3化学镀中残余应力问题 238

5.6热浸镀技术 239

5.6.1热浸镀基本原理与工艺过程 239

5.6.2热浸镀典型工艺分析——热浸锌工艺 241

5.7化学转移膜技术 243

5.7.1化学转移膜基本原理与用途 243

5.7.2典型化学转移膜技术分析 245

5.7.3化学转移膜技术中污染问题 251

5.8热喷涂技术 252

5.8.1热喷涂技术基本原理 252

5.8.2喷涂层中的残余应力 255

5.8.3典型喷涂技术 256

5.9几种涂层技术简介 259

5.9.1电镀铬工艺 259

5.9.2电刷镀工艺 260

5.9.3热镀铝工艺 263

5.9.4爆炸喷涂 265

5.9.5超音速喷涂 266

5.9.6铝合金阳极氧化 267

习题 270

参考文献 270

第6章 复合表面处理技术 272

6.1表面技术复合的设计原则 272

6.2几种复合表面技术 275

6.2.1硫与氮共渗复合处理 275

6.2.2渗氮与感应表面淬火复合 275

6.2.3溅射Al膜与离子氮化工艺复合 276

6.2.4多元共渗与高分子材料复合 276

6.2.5喷涂与激光、火焰快速加热复合 279

6.2.6铸渗复合处理工艺 279

习题 280

参考文献 281