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第一章 表面技术概论 1

第一节 表面技术的涵义 1

一、使用表面技术的目的 1

二、与表面现象有关的一些表面技术 1

第二节 表面技术的分类 3

一、表面技术的基础和应用理论 3

二、表面覆盖技术 3

三、表面改性技术 6

四、复合表面处理技术 7

五、表面加工技术 7

六、表面分析和测试技术 8

七、表面工程技术设计 8

第三节 表面技术的应用 8

一、表面技术应用的广泛性和重要性 8

二、表面技术在结构材料以及工程构件和机械零部件上的应用 9

三、表面技术在功能材料和元器件上的应用 10

四、表面技术在人类适应、保护和优化环境方面的一些应用 11

五、表面技术在研究和生产新型材料中的应用举例 12

第四节 表面技术的发展 15

参考文献 18

第二章 表面科学的某些基本概念和理论 19

第一节 固体材料及其表面 19

一、固体材料 19

二、材料表面 20

第二节 表面晶体学 20

一、理想表面结构 20

二、清洁表面结构 23

三、实际表面结构 27

第三节 表面热力学 32

一、液体的表面张力与表面自由能 32

二、固体的表面张力与表面自由能 32

三、表面吸附热力学 34

第四节 表面动力学 36

一、晶格中原子的热振动 36

二、表面原子的热振动 39

三、表面扩散 45

第五节 表面电子学 51

一、基本概念 51

二、清洁表面的电子结构 55

参考文献 59

第三章 电镀和化学镀 60

第一节 电镀 60

一、电镀基本知识 60

二、电镀工艺过程中的镀前预处理和镀后处理 67

三、电镀金属 67

四、电镀合金 69

第二节 电刷镀 74

一、基本原理 75

二、电刷镀设备 75

三、电刷镀溶液 76

四、电刷镀工艺 79

第三节 化学镀 80

一、化学镀镍 80

二、化学镀铜 82

参考文献 84

第四章 金属的化学处理(化学转化膜) 85

第一节 氧化处理 85

一、钢铁的化学氧化 85

二、有色金属的化学氧化 89

第二节 铝及铝合金的阳极氧化 91

一、阳极氧化膜的形成和机理 91

二、铝及其合金的阳极氧化工艺 92

三、阳极氧化膜的着色和封闭 94

第三节 磷化处理 97

一、钢铁的磷化处理 97

二、有色金属的磷化处理 100

第四节 铬酸盐处理 101

一、铬酸盐膜的形成过程 101

二、铬酸盐膜的组成和结构 101

三、铬酸盐处理工艺 102

参考文献 104

第五章 表面涂敷技术 105

第一节 涂料与涂装 105

一、涂料 105

二、涂装工艺 112

第二节 粘结与粘涂 114

一、胶粘剂分类 114

二、粘结原理 115

三、被粘结物的表面处理 115

四、主要胶粘剂简介 116

五、胶粘剂的应用 118

六、粘涂技术 119

第三节 堆焊 120

一、堆焊材料的分类 120

二、常用堆焊材料及堆焊工艺 120

三、堆焊方法与设备的选择 127

第四节 热喷涂 128

一、热喷涂原理 128

二、热喷涂的种类和特点 129

三、热喷涂预处理 130

四、热喷涂材料 132

五、热喷涂装置和设备 135

六、热喷涂工艺 135

七、热喷涂涂层后处理和涂层性能的检验 137

第五节 电火花表面涂敷 141

一、电火花表面涂敷原理和特点 141

二、电火花涂敷工艺及应用 143

三、电火花涂敷层的特性 144

四、电火花涂敷应用实例 146

第六节 熔结 148

一、熔结的涵义 148

二、自熔性合金 148

三、氧--乙炔焰喷焊 149

四、真空熔结 149

第七节 热浸镀 151

一、热浸镀层的种类 151

二、热浸镀工艺 151

三、热镀锌 152

四、热镀铝 154

第八节 搪瓷涂敷 155

一、瓷釉的基本成分和釉浆 155

二、搪瓷的金属基材及表面清洁处理 158

三、釉浆的涂敷和搪瓷烧成 158

四、搪瓷制品的分类和应用 158

第九节 陶瓷涂层 159

一、陶瓷涂层的分类和选用 159

二、陶瓷涂层的工艺及其特点 160

三、几种典型的陶瓷涂层 161

第十节 塑料涂敷 163

一、塑料粉末涂料 163

二、塑料粉末涂敷方法 164

三、塑料涂敷的发展前景 165

参考文献 165

第六章 表面改性技术 167

第一节 金属表面形变强化 167

一、表面形变强化原理 167

二、表面形变强化的主要方法及应用 167

第二节 表面热处理 174

一、感应加热表面淬火 174

二、火焰加热表面淬火 178

三、接触电阻加热表面淬火 179

四、浴炉加热表面淬火 180

五、电解液加热表面淬火 180

六、高密度能量的表面淬火 180

七、表面光亮热处理 180

第三节 金属表面化学热处理 182

一、概述 182

二、渗硼 183

三、渗碳、渗氮、碳氮共渗 187

四、渗金属 188

五、渗其他元素 191

六、表面氧化和着色处理 193

七、电化学热处理 193

八、电解化学热处理 194

九、真空化学热处理 194

第四节 等离子体表面处理 195

一、等离子体的物理概念 195

二、离子渗氮 195

三、离子渗碳、离子碳氮共渗 197

第五节 激光表面处理 198

一、激光的特点 198

二、激光表面处理设备 199

三、激光表面处理技术 204

第六节 电子束表面处理 207

一、电子束表面处理主要特点 208

二、电子束表面处理工艺 208

三、电子束表面处理设备 209

四、电子束表面处理的应用 209

第七节 高密度太阳能表面处理 209

一、太阳能表面处理设备 209

二、太阳能表面淬火 210

三、太阳能表面处理的应用 210

四、几种高能密度表面改性技术用于金属表面热处理的比较 210

第八节 离子注入表面改性 211

一、离子注入的原理 212

二、沟道效应和辐照损伤 212

三、离子注入的特征 213

四、离子注入表面改性的机理 213

五、离子注入的应用 214

参考文献 216

第七章 气相沉积技术 217

第一节 薄膜及其制备方法 217

一、薄膜的定义和基本性质 217

二、薄膜的形成过程及研究方法 218

三、薄膜的种类和应用 219

四、薄膜的制备方法 219

第二节 真空技术基础 220

一、真空度和真空区域的划分 220

二、真空的特点和应用 220

三、真空中的气体分子特性 221

四、真空的获得 222

五、真空泵型号和真空机组 223

六、真空测量和检漏 224

第三节 真空蒸镀 228

一、真空蒸镀原理 228

二、真空蒸镀方式和设备 229

三、真空蒸镀工艺 230

第四节 溅射镀膜 232

一、溅射镀膜原理 232

二、溅射镀膜的特点和方式 234

三、溅射镀膜设备和工艺 237

第五节 离子镀 238

一、离子镀的概念 238

二、几种常用的离子镀 238

三、物理气相沉积的三种基本方法之比较 241

第六节 化学气相沉积 242

一、化学气相沉积原理 242

二、化学气相沉积技术的分类和简介 243

三、CVD技术在工模具上的应用 246

第七节 分子束外延 248

一、分子束外延的特点 248

二、分子束外延装置和方法 248

三、分子束外延的应用 249

第八节 离子束合成薄膜技术 249

一、离子束在薄膜合成中的应用 249

二、直接引出式离子束沉积 250

三、质量分离式离子束沉积 250

四、簇团离子束沉积 250

五、离子束增强沉积 251

参考文献 251

第八章 复合表面处理和高分子表面金属化技术 253

第一节 复合表面处理技术 253

一、复合表面化学热处理 253

二、表面热处理与表面化学热处理的复合强化处理 253

三、热处理与表面形变强化的复合处理工艺 255

四、镀覆层与热处理的复合处理工艺 255

五、覆盖层与表面冶金化的复合处理工艺 255

六、离子辅助涂覆(LAC) 255

七、激光、电子束复合气相沉积和复合涂镀层 256

八、离子注入与气相沉积复合表面改性 257

第二节 高分子表面金属化技术 257

一、高分子表面金属化新技术的主要工艺及特点 258

二、应用与前景 258

参考文献 259

第九章 表面微细加工技术 260

第一节 表面加工技术简介 260

一、光刻加工 260

二、电子束加工 262

三、离子束加工 263

四、激光束加工 264

五、超声波加工 265

六、电火花加工 266

七、电解加工 268

八、电铸加工 268

第二节 微电子微细加工技术 269

一、微细加工技术对微电子技术发展的重大影响 269

二、微电子微细加工技术的分类和内容 270

参考文献 273

第十章 表面分析和测试 274

第一节 表面分析 274

一、表面形貌和显微组织结构分析 274

二、表面成分分析 277

三、表面原子排列结构分析 280

四、表面原子动态和受激态分析 280

五、表面的电子结构分析 281

第二节 表面分析仪器和测试技术简介 281

一、电子显微镜(TEM) 281

二、场离子显微镜(FIM) 283

三、扫描隧道显微镜(STM) 283

四、原子力显微镜(AFM) 285

五、X射线衍射 286

六、电子衍射 286

七、X射线光谱仪和电子探针 288

八、质谱仪和离子探针 290

九、激光探针 290

十、电子能谱仪 291

十一、弹道电子发射显微术(BEEM) 295

十二、扫描近场光学显微镜(SNOM)和光子扫描隧道显微镜(PSTM) 295

第三节 表面检测 296

一、表面检测的内容 296

二、两类典型的表面检测 298

参考文献 302

附录《现代表面技术》课程教学大纲 304