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出版者:7-122

作者:刘仁志 编

出品人:

页数:361

译者:

出版时间:2008-1

价格:48.00元

装帧:

isbn号码:9787122014740

丛书系列:

图书标签:

• 电镀
• 电子电镀
• 表面处理
• 材料科学
• 金属材料
• 化学工程
• 电子技术
• 无电解镀
• 电化学
• 纳米材料

工业精密制造中的表面工程与前沿应用 图书简介 本书深入探讨了现代工业制造领域中至关重要的一个环节——先进表面工程技术。它以系统、全面的视角，剖析了材料表面改性在提升零部件性能、延长使用寿命和实现特定功能化方面的核心价值。全书内容紧密围绕当前高新技术产业对材料表面提出的严苛要求展开，内容涵盖了从基础理论到尖端实践的广泛知识体系。 第一部分：表面性能的基石与挑战 本书首先建立起对“表面”这一概念的深刻认识。表面不仅仅是材料的边界，更是材料与外部环境发生相互作用的首要界面。本部分详细阐述了材料表面需要克服的关键挑战，包括耐磨损性、抗腐蚀性、疲劳强度以及功能性（如导电性、生物相容性）的提升需求。 1.1 材料表面科学基础 深入讲解了固体表面能、晶格结构对表面活性和反应性的影响。阐述了如何利用原位表征技术（如原子力显微镜AFM、X射线光电子能谱XPS）来精确分析和量化表层几纳米范围内的化学组成、形貌和应力状态。 1.2 腐蚀机理与防护策略 详细分析了金属、合金及复合材料在不同介质（酸、碱、盐雾、高温蒸汽）中的电化学腐蚀和物理腐蚀机理。重点介绍了针对性的防护策略，包括： 缓蚀剂的设计与应用： 探讨了有机、无机缓蚀剂分子与金属表面的吸附模型，以及在闭路循环系统中的有效浓度控制。 阻挡涂层技术： 分析了聚合物、陶瓷涂层在提高界面阻隔性能方面的作用，并讨论了涂层内部缺陷（如针孔、微裂纹）对防护效能的影响。 1.3 摩擦学与磨损控制 本章侧重于机械接触界面下的行为。详细描述了粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和润滑失效的微观机制。重点介绍了低摩擦系数涂层（如类金刚石DLC涂层）的制备工艺、内应力调控以及在极端载荷条件下的性能验证方法。 --- 第二部分：热喷涂与高能沉积技术 这是构建高性能表面的核心技术群。本部分对当前工业界应用最广泛、技术更新最快的几种关键表面制备技术进行了深入剖析，强调了工艺参数对最终涂层微观结构和宏观性能的决定性影响。 2.1 热喷涂技术体系的精细化控制 全面覆盖了等离子喷涂（PS）、超音速火焰喷涂（HVOF）等主流工艺。 HVOF技术： 重点剖析了亚音速与超音速燃烧过程的流体力学特性，如何通过提高粒子冲击速度来获得高密度、低孔隙率的致密涂层，尤其适用于制备高硬度金属/陶瓷复合涂层。 冷喷涂（Cold Spray）： 阐述了基于高速粒子固态沉积的原理，该技术如何避免热损伤，实现对热敏材料（如生物活性金属、高熵合金粉末）的低温表面改性。 2.2 物理气相沉积（PVD）与薄膜技术 PVD技术是制备高精度、功能性薄膜的关键手段。本书详细介绍了： 磁控溅射： 探讨了反应溅射、高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）在提高薄膜致密度、改善界面结合力方面的优势。分析了靶材选择、工作气压和偏压对薄膜晶体结构和应力状态的调控机制。 真空电弧蒸发（Arc Evaporation）： 侧重于用于制备高熔点材料（如TiN、CrN）涂层，并讨论了如何控制弧斑运动和微粒夹杂问题，以确保涂层光学和机械性能的均匀性。 2.3 化学气相沉积（CVD）与原子层沉积（ALD） CVD被视为实现复杂几何形状均匀覆盖的理想方法。本书区分了不同温度和压力下的CVD工艺，并特别关注了原子层沉积（ALD）技术： ALD的自限制性： 详细解释了表面吸附-反应-脱附的循环过程，论证了ALD在制备厚度精确到原子级、共面性极高的超薄氧化物或氮化物薄膜中的不可替代性，尤其在微电子和催化剂载体领域的应用潜力。 --- 第三部分：功能性表面改性和前沿复合化 现代工程不再满足于单一的耐腐蚀或耐磨损特性，而是需要材料表面具备集成化的多重功能，或与基体材料形成梯度变化的复合结构。 3.1 激光熔覆与梯度功能涂层 激光熔覆技术因其高能量密度和快速凝固特性，成为制备高性能梯度结构的有力工具。 熔覆过程的冶金学： 分析了稀释率、熔池流动和凝固速率对涂层-基体界面相态演变的影响。重点讨论了如何通过精确配比粉末，实现从硬质耐磨层到韧性基体的平滑过渡，有效消除应力集中点。 自修复涂层概念： 介绍了嵌入了微胶囊或形状记忆合金的智能涂层体系，探讨了在出现微裂纹时，释放修复剂或触发相变来实现损伤自补偿的机制。 3.2 表面改性的电化学与离子束技术 这些技术着重于改变材料的表面化学状态或晶体结构，而不增加额外的沉积层。 离子注入与表面形变： 阐述了高能离子束轰击如何改变基体表层的元素分布（如惰性气体或合金元素），并引入压缩残余应力，从而大幅提升材料的抗疲劳和抗点蚀性能。 阳极氧化与微结构构建： 详细分析了在特定电解质中，铝、钛等金属如何形成高度有序的多孔氧化层（如纳米管阵列）。这些结构是构建高效催化剂、传感器或光电器件的基础平台。 3.3 生物医用材料的界面设计 针对植入式医疗器械，表面工程的目标是实现生物惰性与特定生物活性的完美结合。 骨结合与亲水性： 讨论了如何利用水热法或生物活性玻璃涂层（如钙磷酸盐）诱导骨细胞的快速生长与粘附。 抗微生物表面： 探究了通过化学键合或物理沉积铜、银离子或抗菌肽，来设计原位杀菌表面的策略，并评估其在长期植入环境中的离子释放速率和生物安全性。 --- 第四部分：表面工程的可持续性与质量保证 本书的最后部分关注于如何确保表面工程过程的效率、环境友好性以及最终产品的可靠性，这是面向未来高端制造的必然要求。 4.1 绿色表面处理工艺 强调了传统湿法处理（如酸洗、电镀）中对环境有害物质（如六价铬）的替代方案。重点介绍了无氰电镀、离子液体电镀以及利用等离子体进行表面活化的低温清洁技术，以降低能耗和污染物排放。 4.2 表面缺陷的无损检测与寿命预测 表面质量直接决定产品寿命，因此必须建立严格的质量控制体系。 检测技术集成： 介绍如何将超声波、涡流检测与微观形貌分析相结合，实现对涂层结合强度、内部孔隙率、以及界面脱层风险的多维度无损评估。 服役性能的加速评估： 探讨了利用高通量实验平台（如高频疲劳测试机、模拟海洋大气腐蚀箱）来模拟材料在真实服役条件下的退化过程，从而建立可靠的表面寿命预测模型。 本书内容翔实，理论深度与工程实践相结合，旨在为从事材料科学、机械工程、航空航天以及生物医学工程领域的研发人员、工程师和高级技术人员提供一本全面且具有前瞻性的参考著作。它不仅仅是对现有技术的梳理，更是对未来界面科学与工程领域突破方向的系统性展望。

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