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出版者:Amer Society of Mechanical

作者:Polak, T. A. (EDT)

出品人:

頁數:412

译者:

出版時間:2003-1

價格:$ 186.45

裝幀:HRD

isbn號碼:9780791801956

叢書系列:

圖書標籤:

• 錶麵處理
• 塗層
• 材料科學
• 工程
• 腐蝕防護
• 錶麵工程
• 材料工程
• 化學處理
• 物理處理
• 工業應用

錶麵處理與塗層技術：材料科學與工程的基石 內容概述 本書旨在全麵、深入地探討錶麵處理與塗層技術在現代材料科學與工程中的核心地位與應用實踐。本書的焦點在於理解和掌握如何通過各種物理、化學和機械手段，對材料的錶麵進行改性，從而賦予材料特定的、增強的功能特性，如耐腐蝕性、耐磨性、電學性能、光學特性以及生物相容性。全書結構嚴謹，內容覆蓋從基礎理論到尖端應用的廣泛領域，力求為讀者提供一個紮實且實用的技術參考。 第一部分：錶麵科學基礎與材料行為 本部分奠定瞭理解錶麵處理技術所需的理論基礎。 第1章：錶麵與界麵現象的本質 詳細闡述瞭宏觀材料與微觀錶麵之間的根本差異。探討瞭錶麵能、錶麵張力、潤濕性等基本熱力學概念，這些概念直接決定瞭後續塗層附著力和性能錶現。分析瞭原子排列、晶格缺陷、錶麵粗糙度對錶麵反應的影響。引入瞭錶麵分析技術（如XPS, AES, SIMS）的基本原理及其在錶徵初始錶麵狀態中的作用。 第2章：材料失效模式與錶麵需求的驅動力 係統梳理瞭材料在實際服役環境中可能遭遇的主要失效機製，包括腐蝕（電化學腐蝕、應力腐蝕開裂）、磨損（粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損）和熱/氧化降解。明確指齣錶麵工程技術是如何作為一種主動防禦或功能增強手段，來應對和剋服這些失效挑戰的。討論瞭不同基體材料（金屬、陶瓷、聚閤物）在麵臨特定環境應力時，其錶麵特性變化規律。 第二部分：傳統與基礎錶麵處理工藝 本部分聚焦於工業界應用最廣泛、技術最為成熟的錶麵預處理和基礎塗層技術。 第3章：機械錶麵處理技術 深入講解瞭通過物理形變來改變錶麵微觀結構和殘餘應力的工藝。內容涵蓋噴丸強化（Shot Peening）的機理、優化參數對提高疲勞壽命的作用；錶麵滾壓、拋光、拉絲等對錶麵粗糙度和硬度的控製。重點分析瞭這些處理如何通過引入均勻的錶麵壓應力來有效抵抗錶麵裂紋的萌生與擴展。 第4章：電化學沉積技術：電鍍與電化學拋光 詳細介紹瞭電鍍（Electroplating）的電化學基礎，包括法拉第定律在工業應用中的轉化。分類討論瞭鎳、鉻、鋅、貴金屬鍍層的製備工藝、微觀結構控製（如晶粒尺寸、孔隙率）及其功能性應用（裝飾性、防腐蝕性、導電性）。同時，闡述瞭電化學拋光（Electropolishing）在去除錶麵損傷層、獲得高光潔度和鈍化錶麵的應用。 第5章：化學轉化膜技術 關注於通過化學反應在基體錶麵形成穩定、反應性低的無機薄膜。係統介紹瞭磷化處理（Phosphating）的類型（鋅係、錳係、鐵係）及其在油漆附著力增強和初步耐蝕保護中的作用。深入探討瞭陽極氧化（Anodizing）技術，特彆是鋁閤金的微孔和成長型氧化膜的結構特性與染色工藝。 第三部分：先進薄膜沉積技術 本部分聚焦於高技術含量、能夠實現精確厚度與組分控製的真空與非真空沉積方法。 第6章：物理氣相沉積（PVD）技術 全麵解析瞭PVD技術的核心方法：真空蒸發（Thermal Evaporation）和濺射（Sputtering）。詳細描述瞭磁控濺射（Magnetron Sputtering）的原理、等離子體管理，以及如何通過改變氣體比例、基底偏壓來控製薄膜的晶體結構和殘餘應力。重點介紹硬質/類金剛石塗層（DLC）在切削工具和機械部件中的應用。 第7章：化學氣相沉積（CVD）與原子層沉積（ALD） CVD部分涵蓋瞭熱力學驅動的化學反應機理，包括等離子體增強CVD（PECVD）在低溫沉積和聚閤物薄膜方麵的應用。ALD部分則著重介紹瞭其“自限製性”的沉積模式，解釋瞭ALD如何實現原子級厚度精度和極高的均勻性，尤其適用於復雜結構件的保形塗覆。 第8章：熱噴塗技術與功能塗層 熱噴塗作為一種大規模、低成本的厚膜沉積方法，占據重要篇幅。區分瞭火焰噴塗、電弧噴塗和等離子噴塗，重點分析瞭高速火焰噴塗（HVOF）如何製備高密度、低孔隙率的陶瓷和金屬塗層，尤其在熱障塗層（TBC）和抗磨損修復中的關鍵作用。 第四部分：功能性塗層設計與應用 本部分將前述的沉積技術與具體的功能需求相結閤。 第9章：耐腐蝕塗層與鈍化技術 探討瞭高性能防腐蝕塗層的設計原則，包括阻隔效應、犧牲陽極效應。詳細介紹瞭高耐蝕性閤金塗層（如Inconel、Stellite）的製備及其在極端溫度和化學介質中的錶現。對現代的緩蝕劑釋放塗層係統（Smart Coatings）的機製進行瞭探討。 第10章：耐磨損與低摩擦塗層 聚焦於如何通過塗層來大幅降低摩擦係數和提高錶麵硬度。深入分析瞭過渡金屬氮化物（TiN, CrN）和碳化物塗層在切削、模具製造中的應用策略。特彆討論瞭多層和梯度功能塗層（FGM）設計如何有效緩解界麵應力，提高塗層的使用壽命。 第11章：生物醫學與能源應用塗層 探討瞭錶麵工程在生命科學領域的交叉應用。內容包括生物活性塗層（如羥基磷灰石）在骨植入物上的應用，以及抗生物膜形成塗層的設計策略。在能源領域，分析瞭固體氧化物燃料電池（SOFC）中的電解質和電極塗層，以及光伏電池中的增透膜技術。 第五部分：錶麵工程的質量控製與未來趨勢 本部分強調瞭工程實踐中質量保證的重要性，並展望瞭該領域的前沿研究方嚮。 第12章：塗層性能的錶徵與無損檢測 係統介紹瞭評估塗層質量的關鍵無損檢測技術。包括薄膜厚度測量（如颱式X射綫熒光光譜儀）、硬度測試（維氏、努氏壓痕）、附著力測試（劃格法、提拉法）以及內部應力分析（X射綫衍射法）。強調瞭通過統計過程控製（SPC）來確保批次間的一緻性。 第13章：錶麵工程的前沿技術與可持續發展 展望瞭下一代錶麵處理技術的發展方嚮，例如：利用納米技術設計超疏水/超親水錶麵、電弧離子鍍（ARC）技術的發展、以及針對增材製造（3D打印）零件的後錶麵處理技術。討論瞭綠色錶麵處理工藝的開發，如無鉻鈍化技術和水基塗料的應用，以滿足日益嚴格的環保法規要求。 --- 本書特色： 本書的結構設計旨在實現理論深度與工程實踐的緊密結閤。每一章都配有詳實的案例分析和工藝參數討論，確保讀者不僅理解“為什麼”需要錶麵處理，更能掌握“如何”精確、高效地實施這些關鍵的材料改性技術。它不僅是材料科學專業學生和研究人員的必備參考，也是從事製造、航空航天、汽車和生物技術領域的工程師的重要工具書。

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