表面工程習(xí)題

名詞解釋1、外表重構(gòu)：在平行基底的外表上，原子的平移對稱性與體內(nèi)顯著不同，原子位置作了較大幅度的調(diào)整，這種外表構(gòu)造稱為重構(gòu)。2、離子鍍：在真空料件下，利用氣體放電使氣體或被蒸發(fā)物質(zhì)局部別化，在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子轟擊作用的同時把蒸發(fā)物或其反響物沉積在基底上。3、外表改性：承受某種工藝手段使材料外表獲得與其基體材料的組織構(gòu)造、性能不同的一種技術(shù)。4、萊賓杰爾效應(yīng)：受環(huán)境介質(zhì)影響以致外表自由能的削減，從而導(dǎo)致固體材料的塑性、強度降低減小的現(xiàn)象。5、等離子體:是一種電離度超過0.1%的氣體，是離子、電子和中性粒子〔原子和分子〕所組成的集合體。6、化學(xué)鍍：在沒有外電流通過的狀況下，利用化學(xué)法使溶液中的金屬離子復(fù)原為金屬并沉積在金屬外表，形成鍍層的一種外表加工方法。7、物理氣相沉積：在真空條件下，利用各種物理方法，將鍍料氣化成原子、分子，或離子化為離子，直接沉積到基體外表的方法。8、陽極氧化：是指在適當(dāng)?shù)碾娊庖褐?，以金屬為陽極，在外加電流的作用下，使其外表生成氧化膜的方法。9、真空化學(xué)熱處理：是在真空條件下加熱工件，滲入金屬或非金屬元素，從而轉(zhuǎn)變材料外表化學(xué)產(chǎn)能成分、組織構(gòu)造和性能的熱處理方法。10、 貝爾比層：固體材料經(jīng)切削加工后，在幾微米到幾十微米的表層中，可能發(fā)生組織構(gòu)造的猛烈變化，而最外的5-10nm厚可能形成的一種非晶態(tài)層。11、 現(xiàn)代外表技術(shù)：為滿足某種特定的工程需要，使金屬外表或零件外表具有特別的成分、結(jié)夠、功能的物理化學(xué)方法與工藝。12、 磷化：把金屬放入含有Mn\Fe\Zn的磷酸鹽溶液中進展化學(xué)處理，使金屬外表生成一層不溶于水的磷酸鹽保護膜的方法。13、 CVD:在肯定的真空度和溫度下，將幾中含有構(gòu)成沉積膜層的材料元素的單質(zhì)或化合物反響源氣體，通過化學(xué)反響而生成固態(tài)物質(zhì)幷沉積在基體上的成膜方法。二、 填空題1、CVD分類，按綜合分類為熱激發(fā)CVD、低壓CVD、等離子體CVD、激光〔誘導(dǎo)〕CVD、CVD等。2、電鍍時合金共沉積類型有正則共沉積、非正則共沉積、平衡共沉積、特別共沉積、誘導(dǎo)共沉積。3、離子鍍的種類有氣體放電等離子體離子鍍、射頻放電離子鍍、空心陰極放電離子鍍、多弧離子鍍。4、依據(jù)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜介質(zhì)，化學(xué)轉(zhuǎn)化膜可分為氧化物膜、磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜。5、按成分堆焊材料分為鐵基、鈷基、鎳基、碳化鎢基和銅基等。6、實現(xiàn)二元共沉積的方法：轉(zhuǎn)變鍍夜中金屬離子的濃度、承受絡(luò)合劑、承受適當(dāng)?shù)奶砑觿?、等離子體外表處理時離子轟擊陰極外表產(chǎn)生的現(xiàn)象:陰極濺射現(xiàn)象、凝附現(xiàn)象、放射現(xiàn)象、原子集中現(xiàn)象、離子注入等現(xiàn)象。8、產(chǎn)生等離子體的方法：粒子熱運動、電子碰撞、電磁波能量法以及高能粒子等方法。低溫產(chǎn)生等離子體的方法是利用氣體放電。9、鋁及鋁合金的陽極氧化方法：硫酸陽極氧化、鉻酸陽極氧化、草酸陽極氧化、硬質(zhì)陽極氧化、瓷質(zhì)陽極氧化。10、11、

真空蒸鍍時合金蒸發(fā)的特別方法：多源同時蒸鍍法、瞬源同時蒸鍍法。外表改性技術(shù)主要是指：噴丸強化、外表熱處理、化學(xué)熱處理、等離子擴滲處理、激光外表處理、電子束外表處理、高密度太陽能表民處理、離子注入外表改性。12、 激光外表處理工藝：激光外表強化、激光外表涂覆、激光外表非晶態(tài)處理、激光外表合金化、激光氣相沉積。13、14、

清潔外表的主要缺陷：弛豫、織構(gòu)、化學(xué)反響、化合物、偏析、臺階。薄膜與機體的界面結(jié)合方式：機械結(jié)合、冶金結(jié)合、集中結(jié)合、物理結(jié)合、外延長至界面結(jié)合。15、16、三、

電鍍液的組成：主鹽、附加鹽、絡(luò)合劑、添加劑、緩沖劑、陽極活化劑。磨損按機理分類：磨粒、粘著、高溫、疲乏、沖蝕、腐蝕、微動磨損。解答題1、自熔性合金額特點？答案：〔1〕絕大多數(shù)自熔性合金是在鐵基、鈷基、鎳基合金中添加適量硼、硅元素而制的，通常為粉末。加熱熔化后，B、Si集中到粉末外表，與癢反響生成B、Si的氧化物，并與基體外表金屬氧化物結(jié)合生成硼硅酸鹽，上浮后形成玻璃狀熔渣，因而具有自行脫氧造渣的力量。B、Si與其他元素形成共晶組織，使合金熔點大幅降低，低于鋼鐵等金屬基體的熔點。B、Si的參加使液相線與固相線之間的溫度區(qū)域變寬，提高了熔融合金的流淌性。B、Si具有脫氧作用，凈化和活化基體材外表，提高了涂層對基材的潤濕性。2、金屬外表形變強化的機理？答案：根本原理是通過機械手段〔滾壓、內(nèi)擠壓、噴丸等〕，在金屬外表形成壓縮變形，使外表產(chǎn)生形變硬化層，硬化層深度可達0.5-1.5mm。在此形變硬化層中產(chǎn)生兩種變化：一是在組織結(jié)構(gòu)上，亞晶粒極大地細化，位錯密度增加，晶格畸變度增大；二是形成了高的宏觀剩余壓應(yīng)力。外表壓應(yīng)力防止裂紋在受壓的外表萌生和擴展。3、極化及產(chǎn)生的緣由？答案：產(chǎn)生極化作用的緣由主要是電化學(xué)極化和濃差極化?！?〕濃差極化：由于鄰近電極外表液層地濃度與溶液主體的濃度發(fā)生差異而產(chǎn)生的極化，這是由于溶液中離子集中速度小于電子運動速度造成的。〔2〕電化學(xué)極化：由于陰極上電化學(xué)反響速度小于外電源供給電極電子的速度，從而使電極電位向負的方向移動而引起的極化作用。電化學(xué)極化的特征是，在相當(dāng)?shù)偷年帢O電流密度下，陰極電位就消滅急劇變負的偏移，就是消滅較大的極化值，過電位較大。4、金屬外表化學(xué)熱處理實現(xiàn)滲金屬的條件和金屬外表化學(xué)熱處理的定義？答案：金屬外表化學(xué)熱處理是利用元素集中性能，使合金元素滲入金屬表層的一種熱處理工藝。滲金屬方法就是使外表形成一層金屬碳化物的一種工藝方法，其必要條件是：滲入金屬必需是碳化物形成元素，即滲入元素與工件表層中的碳結(jié)合形成金屬碳化物。為了獲得碳化物層，基材的碳的質(zhì)量分數(shù)必需超過0.45%。5、材料氧化膜完整的必要條件？答案：生成的氧化物的摩爾體積必需大于損失的金屬摩爾體積，V/V＞1,即當(dāng)膜掩蓋到氧化 損失肯定面積與厚度時，對基體起肯定的保護作用。6、等離子體及其特征？答案：等離子體:是一種電離度超過0.1%的氣體，是離子、電子和中性粒子〔原子和分子〕所組成的集合體。等離子體整體呈中性，但含有相當(dāng)數(shù)量的電子和離子，表現(xiàn)出相應(yīng)的電磁學(xué)等性能。等離子體是一種物質(zhì)的能量較高的聚攏狀態(tài)，被稱為物質(zhì)的第四態(tài)。7、化學(xué)熱處理的成膜機理？答案：化學(xué)熱處理的成膜機理是金屬與特定的腐蝕液接觸而在肯定條件下發(fā)生化學(xué)反響，由于濃差極化作用和陰極極化作用等，使金屬外表生成一層附著力良好的，能保護金屬不易受水和其他腐蝕介質(zhì)影響的化合物膜。由于化學(xué)轉(zhuǎn)化膜是金屬基體直接參與成膜反響而成的，因而膜與基體的結(jié)合力比電鍍層和化學(xué)鍍層這些外加膜層大得多。成膜典型反響可以用下式表示：mM+nAzMmAn+nzeM表示A為介質(zhì)中的陰離子。8、電火花外表涂敷過程？答案：1〕高溫高壓下的物理化學(xué)冶金過程：放電產(chǎn)生的高溫使電極材料的外表和基體材料局部熔化，氣體受熱膨脹產(chǎn)生的壓力及稍后電極機械沖擊力的作用，電極材料與基體材料熔合，并發(fā)生物理化學(xué)反響，使基體外表產(chǎn)生特別的合金。2〕高溫集中過程：集中過程既發(fā)生在熔區(qū)內(nèi)，也發(fā)生在液-固相界面上。由于集中時間特別短，液相元素向基體的集中有限，集中層很淺，但這一合金層與基體有較好的冶金結(jié)合，這是電火花涂敷具有使用價值的重要因素之一?？焖傧嘧冞^程：由于熱影響區(qū)的急劇升溫順快速冷卻，使材料基體熔區(qū)四周部位經(jīng)受了一次奧實體化和馬氏體轉(zhuǎn)變。細化晶粒，提高了硬度，并產(chǎn)生剩余應(yīng)力，對提高疲乏強度有利。9、電鍍二元合金時實現(xiàn)共沉積的條件？答案：兩種金屬離子共沉積除具備單金屬離子點沉積的條件外，還必需具備以下兩個條件：第一：兩種金屬中至少有一種能從其鹽類的水溶液中沉積出來。其次：兩種金屬的析出電位要格外接近，假設(shè)相差太大的話，電位較正的金屬將優(yōu)先沉積，甚至完全排斥電位較負的金屬析出。10, TLK模型？在溫度為0k時，外表原子構(gòu)造呈靜態(tài)，外表原子層可以認為是抱負平面，其中的原子作完整二維周期行排列，且不存在缺陷和雜質(zhì)。當(dāng)溫度從0k升到t時，由于原子的熱運動，晶體外表將產(chǎn)生低晶面指數(shù)的平臺、肯定密度單分子或原子高度的臺階，單分子或原子尺度的扭折、以及外表吸附的單原子及外表空位等。金屬外表化學(xué)熱處理過程？首先將工件置于含有滲入元素的活性介質(zhì)中加熱到肯定溫度，使活性介質(zhì)通過分解并釋放出滲入元素的活性原子，活性原子被外表吸附并融入外表，融入外表的活性原子向金屬表層集中滲入形成肯定厚度的集中層，從而轉(zhuǎn)變表層的成分，組織和性能。為什么離子滲氮的速率高于一般滲氮？外表活化是加速滲氮的主要緣由。粒子轟擊將金屬原子從試樣外表轟擊出來，使其成為活性原子，并且，由于高溫活化，這類非金屬元素也從金屬外表分別出來，使金屬外表氧化物和碳化物復(fù)原，同時也對外表產(chǎn)生了清洗作用。提高外表氮濃度，加快氮FeNFeN吸附，提高試樣外表濃度，F(xiàn)e還NH3分解出氮的吹化作用，也提高氮濃度。陰極濺射產(chǎn)生外表脫碳，增加位錯密度，加速了氮向內(nèi)部集中的速度。四、論述題1、熱噴涂涂層形成過程及機理？答案：噴涂時，首先是噴涂材料被加熱到熔化或半熔化狀態(tài)；緊接著是熔滴霧化階段；然后是被氣流或熱源射流推動向前噴射的飛行階段；最終以肯定的動能沖擊基體外表，產(chǎn)生猛烈碰撞展平成扁平狀涂層并瞬間凝固。在凝固冷卻的0.1S中，此扁平狀涂層連續(xù)受環(huán)境和熱氣流影響，每隔0.1S其次層薄片形成，通過以形成的薄片向基體或涂層進展熱傳導(dǎo)，漸漸2、實現(xiàn)離子鍍的必要條件？空心陰極離子鍍的工作原理？答案：實現(xiàn)離子鍍有兩個必要條件：第一是造成一個氣體放電的空間；其次是將鍍料原子〔金屬原子或非金屬原子〕引入放電空間，使其局部別化。空心陰極離子鍍工作原理是：空心陰極放電離子鍍是利用空心熱陰極放電產(chǎn)生等離子電子束，它用空心鉭管作陰極，關(guān)心陽極距陰極較近，兩者為引燃弧光放電的兩極。HCD槍的引燃方式有下面兩種，并由此產(chǎn)生等離子電子束：在鉭管處造成高頻電場，引起由鉭管通入的氬氣電離，離子轟擊處于負電位的鉭管，使鉭管受熱，升溫到達熱電子放射溫度，從而產(chǎn)生等離子電子束。在鉭管陰極和關(guān)心陽極之間用整流電流施加300V左右的直流電壓，并同時由鉭管向真空室內(nèi)10Pa-1Pa氬氣氣氛下，陰極鉭管和關(guān)心陽極之間發(fā)生反常輝光放電，中性低壓氬氣在鉭管內(nèi)外不斷地電離，氬離子又不斷地轟擊鉭管外表，是鉭管前端的溫度逐步上升，達2300K-2400K時，就從鉭管外表放射出大量的熱電子，輝光放電轉(zhuǎn)變?yōu)榛」夥烹姡?0V-60V，電流上升至數(shù)百安，此時在陰陽級之間接通主電源就能引出高密度的等離子電子束。等離子電子束經(jīng)偏轉(zhuǎn)聚焦到達水冷坩堝后，將膜料快速蒸發(fā)，這些蒸發(fā)物質(zhì)又在等離子體中被大量離化，在負偏壓的作用下以較大的能量沉積在工件外表而形成牢固的膜層。離子注入改善性能的機制？離子注入提高硬度，耐磨性，疲乏強度。提高硬度是由于被注入的原子進入位錯四周或固溶體產(chǎn)生固溶強化個緣由。當(dāng)注入的原子是金屬元素時，常常與金屬元素形成化合物，如碳化物、氮化物或B化物的彌散相，產(chǎn)生彌散強化。離子轟擊造成的外表壓應(yīng)力也有冷作硬化作用，這些都是提高硬度的緣由。提高耐磨性是由于離子注入能引起外表層組分和結(jié)夠的轉(zhuǎn)變，大量的注入雜質(zhì)聚攏在離子轟擊產(chǎn)生的位錯線四周，形成柯氏氣團，起定咋位錯的作用，使表層強化，加上高硬度彌撒析出物引起強化，提高外表硬度，從而提高耐磨性。提高疲乏性能是由于離子注入后在近外表可能形成大量細小彌散均勻分布的其次相硬質(zhì)點而產(chǎn)生強化，而且離子