Handbook of Surface Treatments and Coatings pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Amer Society of Mechanical

作者:Polak, T. A. (EDT)

出品人:

页数:412

译者:

出版时间:2003-1

价格:$ 186.45

装帧:HRD

isbn号码:9780791801956

丛书系列:

图书标签:

• 表面处理
• 涂层
• 材料科学
• 工程
• 腐蚀防护
• 表面工程
• 材料工程
• 化学处理
• 物理处理
• 工业应用

表面处理与涂层技术：材料科学与工程的基石 内容概述 本书旨在全面、深入地探讨表面处理与涂层技术在现代材料科学与工程中的核心地位与应用实践。本书的焦点在于理解和掌握如何通过各种物理、化学和机械手段，对材料的表面进行改性，从而赋予材料特定的、增强的功能特性，如耐腐蚀性、耐磨性、电学性能、光学特性以及生物相容性。全书结构严谨，内容覆盖从基础理论到尖端应用的广泛领域，力求为读者提供一个扎实且实用的技术参考。 第一部分：表面科学基础与材料行为 本部分奠定了理解表面处理技术所需的理论基础。 第1章：表面与界面现象的本质 详细阐述了宏观材料与微观表面之间的根本差异。探讨了表面能、表面张力、润湿性等基本热力学概念，这些概念直接决定了后续涂层附着力和性能表现。分析了原子排列、晶格缺陷、表面粗糙度对表面反应的影响。引入了表面分析技术（如XPS, AES, SIMS）的基本原理及其在表征初始表面状态中的作用。 第2章：材料失效模式与表面需求的驱动力 系统梳理了材料在实际服役环境中可能遭遇的主要失效机制，包括腐蚀（电化学腐蚀、应力腐蚀开裂）、磨损（粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损）和热/氧化降解。明确指出表面工程技术是如何作为一种主动防御或功能增强手段，来应对和克服这些失效挑战的。讨论了不同基体材料（金属、陶瓷、聚合物）在面临特定环境应力时，其表面特性变化规律。 第二部分：传统与基础表面处理工艺 本部分聚焦于工业界应用最广泛、技术最为成熟的表面预处理和基础涂层技术。 第3章：机械表面处理技术 深入讲解了通过物理形变来改变表面微观结构和残余应力的工艺。内容涵盖喷丸强化（Shot Peening）的机理、优化参数对提高疲劳寿命的作用；表面滚压、抛光、拉丝等对表面粗糙度和硬度的控制。重点分析了这些处理如何通过引入均匀的表面压应力来有效抵抗表面裂纹的萌生与扩展。 第4章：电化学沉积技术：电镀与电化学抛光 详细介绍了电镀（Electroplating）的电化学基础，包括法拉第定律在工业应用中的转化。分类讨论了镍、铬、锌、贵金属镀层的制备工艺、微观结构控制（如晶粒尺寸、孔隙率）及其功能性应用（装饰性、防腐蚀性、导电性）。同时，阐述了电化学抛光（Electropolishing）在去除表面损伤层、获得高光洁度和钝化表面的应用。 第5章：化学转化膜技术 关注于通过化学反应在基体表面形成稳定、反应性低的无机薄膜。系统介绍了磷化处理（Phosphating）的类型（锌系、锰系、铁系）及其在油漆附着力增强和初步耐蚀保护中的作用。深入探讨了阳极氧化（Anodizing）技术，特别是铝合金的微孔和成长型氧化膜的结构特性与染色工艺。 第三部分：先进薄膜沉积技术 本部分聚焦于高技术含量、能够实现精确厚度与组分控制的真空与非真空沉积方法。 第6章：物理气相沉积（PVD）技术 全面解析了PVD技术的核心方法：真空蒸发（Thermal Evaporation）和溅射（Sputtering）。详细描述了磁控溅射（Magnetron Sputtering）的原理、等离子体管理，以及如何通过改变气体比例、基底偏压来控制薄膜的晶体结构和残余应力。重点介绍硬质/类金刚石涂层（DLC）在切削工具和机械部件中的应用。 第7章：化学气相沉积（CVD）与原子层沉积（ALD） CVD部分涵盖了热力学驱动的化学反应机理，包括等离子体增强CVD（PECVD）在低温沉积和聚合物薄膜方面的应用。ALD部分则着重介绍了其“自限制性”的沉积模式，解释了ALD如何实现原子级厚度精度和极高的均匀性，尤其适用于复杂结构件的保形涂覆。 第8章：热喷涂技术与功能涂层 热喷涂作为一种大规模、低成本的厚膜沉积方法，占据重要篇幅。区分了火焰喷涂、电弧喷涂和等离子喷涂，重点分析了高速火焰喷涂（HVOF）如何制备高密度、低孔隙率的陶瓷和金属涂层，尤其在热障涂层（TBC）和抗磨损修复中的关键作用。 第四部分：功能性涂层设计与应用 本部分将前述的沉积技术与具体的功能需求相结合。 第9章：耐腐蚀涂层与钝化技术 探讨了高性能防腐蚀涂层的设计原则，包括阻隔效应、牺牲阳极效应。详细介绍了高耐蚀性合金涂层（如Inconel、Stellite）的制备及其在极端温度和化学介质中的表现。对现代的缓蚀剂释放涂层系统（Smart Coatings）的机制进行了探讨。 第10章：耐磨损与低摩擦涂层 聚焦于如何通过涂层来大幅降低摩擦系数和提高表面硬度。深入分析了过渡金属氮化物（TiN, CrN）和碳化物涂层在切削、模具制造中的应用策略。特别讨论了多层和梯度功能涂层（FGM）设计如何有效缓解界面应力，提高涂层的使用寿命。 第11章：生物医学与能源应用涂层 探讨了表面工程在生命科学领域的交叉应用。内容包括生物活性涂层（如羟基磷灰石）在骨植入物上的应用，以及抗生物膜形成涂层的设计策略。在能源领域，分析了固体氧化物燃料电池（SOFC）中的电解质和电极涂层，以及光伏电池中的增透膜技术。 第五部分：表面工程的质量控制与未来趋势 本部分强调了工程实践中质量保证的重要性，并展望了该领域的前沿研究方向。 第12章：涂层性能的表征与无损检测 系统介绍了评估涂层质量的关键无损检测技术。包括薄膜厚度测量（如台式X射线荧光光谱仪）、硬度测试（维氏、努氏压痕）、附着力测试（划格法、提拉法）以及内部应力分析（X射线衍射法）。强调了通过统计过程控制（SPC）来确保批次间的一致性。 第13章：表面工程的前沿技术与可持续发展 展望了下一代表面处理技术的发展方向，例如：利用纳米技术设计超疏水/超亲水表面、电弧离子镀（ARC）技术的发展、以及针对增材制造（3D打印）零件的后表面处理技术。讨论了绿色表面处理工艺的开发，如无铬钝化技术和水基涂料的应用，以满足日益严格的环保法规要求。 --- 本书特色： 本书的结构设计旨在实现理论深度与工程实践的紧密结合。每一章都配有详实的案例分析和工艺参数讨论，确保读者不仅理解“为什么”需要表面处理，更能掌握“如何”精确、高效地实施这些关键的材料改性技术。它不仅是材料科学专业学生和研究人员的必备参考，也是从事制造、航空航天、汽车和生物技术领域的工程师的重要工具书。

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