材料表面工程

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材料表面工程材料科学的分学科,它主要侧重于研究固体物质的表面。它在化学机械工程电气工程(特别是对于半导体制造)方面都有应用。

固体是由块体材料及覆盖其上的表面所组成的。约束块状材料的表面称为表面相,它作为界面将材料与周围环境隔开。被表面覆盖的固体称为体相。固体中的表面相会与周围环境产生相互作用。这种相互作用随着时间的推移会恶化表面相。环境随着时间的推移对表面相产生恶化的原因可能有磨损腐蚀疲劳蠕变

材料表面工程的内容涉及改变表面相的性质,以减少随着时间推移造成的恶化。这是通过使表面适应于其所用的环境来实现的。

技术工艺[编辑]

表面工程技术
激光束或电子束表面改性

固态相变

液态相变

表面熔凝

表面涂覆

表面合金化

化学、电化学沉积

复合镀

刷镀

激光电镀

化学镀

化学、电化学转化

电解氧化着色

微弧等离子体阳极化

阳极氧化原位合成

热喷涂

塑料喷涂

电弧喷涂

低压等离子喷涂

爆炸喷涂

超音速连续喷涂

化学气相沉积

热解化学气相沉积

等离子体增强化学气相沉积

激光诱导化学气相沉积

微博等离子体化学气相沉积

金属有机物化学气相沉积

物理气相沉积

真空蒸镀

离子镀

溅射沉积

表面工程的应用与未来[编辑]

表面工程技术已被应用于汽车航空导弹能源电力生物医药纺织石油石化化工钢铁电力水泥机床建筑等行业。表面工程技术可用于在所需的基体表面获得各种功能特性,包括物理,化学,电气,电子,磁,机械,耐磨和抗腐蚀特性。几乎所有类型的材料,包括金属陶瓷聚合物复合材料可涂覆于互相类似或不同的材料。也有可能形成的新的涂层材料、分级沉淀和多组分沉淀等。

1995年,表面工程在英国有着100亿英镑的市场。其中使得材料表面耐磨损腐蚀而延长寿命的涂层,占据了近一半的市场。

近年来,在表面工程领域出现了从古老的电镀到现代工艺的转变,如气相沉积扩散热喷涂及采用离子,激光,离子,电子,微波,太阳能光束,脉冲电弧,脉冲燃烧,火花,摩擦和感应加热等先进的热源的焊接

据统计,在美国,由磨损和腐蚀造成的损失大约有5000亿美元。在美国,大约有9524家企业(包括汽车,飞机,电力和建筑等行业)依赖于23466家表面工程行业的支持。

全世界大约有65个学术机构从事表面工程的研究和教育。