第二章 表面工程技术的物理化学基础
1.1表面:固相与气相的分界面。
界面:固相之间的分界面。
相界面:不同凝聚相之间的分界面,如:A与M,F与M 同相中晶粒之间的分界面称为晶界 微晶≤um;非晶≤1nm 理想表面:认为半无限晶体中的原子位置和电子密度都和原无限晶体一样。显然自然界很难获得理想表面
洁净表面:材料表层原子结构的周期性不同于体内,但化学成分与体内相同,这种表面称为洁净表面。相对于表面受污染程度和理想表面而言的。 清洁表面:指经过清洗(脱脂,浸湿)以后的表面。
驰豫:指表面附近的点阵常数在垂直方向上较晶体内部发生明显的变化。 重构;指表面原子在水平方向的周期性不同于体内的晶面。 台阶化;台阶化是指实际晶体的外表面由许多密排面的台阶构成 偏析和吸附:是指化学组分在表面区的变化
1.2 界面通常指两个块体之间的过渡区,其空间尺度决定于原子间力作用影响范围的大小;
其状态决定于材料和环境条件特性。
1.4扩散途径:体扩散 表面扩散 晶界扩散 位错扩散
其中,后三种扩散都比第一种扩散快,又称短路扩散。 Q表<Q界<Q位<Q体;D表>D界>D位>D体 D扩散系数 Q扩散激活能
吸附的基本特性:物体表面上的原子或分子力场不饱和,有吸附周围其他物质分子的能力,即所谓吸附作用.
物理吸附----范得华力 化学吸附----化学键
物理吸附容易解吸,为可逆过程;化学吸附很难解吸,为不可逆过程; 两表面必须靠近到原子间距的范围内,才能产生固体表面吸附。
用粘附功描述粘附程度
1.6、固体表面润湿
润湿:液体在固体表面铺展的现象
水滴与玻璃,能被水润湿-亲水,如玻璃、石英、方解石、长石等。
?水滴与石蜡,不能被水润湿-疏水,如石蜡、石墨、硫磺等。(TiO2光致亲水)
用润湿角?来描述润湿程度
???90 ?为润湿,?越小,润湿越好;???90?为不润湿;
??=0?和?=180 ?时,则称为完全润湿和完全不润湿。
?
润湿的大小与分子间的作用力相关:
润湿与否取决于液体的内聚力和液-固分子间的粘附 力的相对大小。若后者大,则润湿;反之则不润湿
铺展系数
第二节材料磨损原理及其耐磨性
摩擦:相互接触的物体相对运动时产生的阻力。
磨损:相互接触的物体相对运动时产生的物体损失或残余变形。 摩擦:干摩擦 边界润滑摩擦 流体润滑摩擦 滚动摩擦 ①干摩擦无润滑摩擦制动,传动
②边界润滑摩擦接触面之间存在油膜(1个分子~0.1μm厚),使F降低2-10倍;③流体润滑摩擦对摩表面完全被油膜隔开,靠油膜的压力平衡外载,F 取决于润滑油的内摩擦系数,μ最小,F与接触表面无关;④滚动摩擦
如果压力太大,零件运行速度太低,或表面粗糙度太高,将会发生油膜刺穿现象,即发生微凸体之间的接触而导致磨损的增加。此时的磨损状态称为边界润滑。
第三节:金属腐蚀原理与防护技术
腐蚀的基本概念:当金属与周围的介质接触时,由于化学或电化学作用而引起的材料性能的退化与破坏,称为金属的腐蚀 化学腐蚀:金属在干燥的气体介质中或者不导电的液体介质中发生腐蚀,腐蚀过程无电流产生
电化学腐蚀:由金属、金属中的杂质、电解质溶液组成的局部电池引起的腐蚀。 特点:局部形成短路小电池(腐蚀电池)
2016/6/8
按腐蚀形态不同分类 局部腐蚀:腐蚀主要集中于金属表面某一区域,而表面的其他部分几乎未被破坏

