表面技术(第1讲表面技术概论(新))

南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术表面技术SurfaceTechnology孙玉利主讲南京航空航天大学机电学院CMEEofNUAA南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术联系方式：•办公室:科学馆A16-418;15A318•实验室：精密加工实验室15-B104•电子邮件:[e-mail]•电话:84891686南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术参考书目•姚寿山，李戈扬，胡文彬.表面科学与技术.机械工业出版社.2007•汪定江，夏成宝.航空维修表面工程学.航空工业出版社.2006•郦振声，杨明安.现代表面工程技术.机械工业出版社.2007•钱苗根，姚寿山，张少宗.现代表面技术.机械工业出版社.2006南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术课程学时计划概论2学时基础理论2学时电镀和化学镀2学时涂敷技术2学时表面改性技术6学时气相沉积技术6学时表面分析和测试2学时考试2学时南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术成绩评定答疑时间课堂纪律？？？？总成绩=作业成绩+考勤成绩+考试成绩严肃活泼：课堂活跃而不失严肃！南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术第一讲表面技术概论•表面技术的涵义•表面技术的分类•表面技术的应用•表面技术的发展南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术一、表面技术的涵义•应用物理、化学、机械等方法改变固体材料表面成分、组织结构、缺陷状态、应力状态等，获得所需要的性能，以提高产品的可靠性或延长使用寿命的各种技术的总称。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术《表面技术》的内容•1)表面技术的基础和应用理论•2)表面覆盖技术：电镀与电刷镀、化学镀、涂装、粘接等19种•3)表面改性技术：喷丸强化、表面热处理、化学热处理等•4)复合表面处理技术:如：热喷涂与喷丸复合等•5)表面加工技术：如：电铸、抛光、蚀刻等•6)表面分析和测试技术•7)表面工程技术设计南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术二、表面技术的分类（4类）1)原子沉积：沉积物以原子、离子、分子和粒子集团等原子尺度的粒子形态在材料表面上形成覆盖层。电镀、化学镀、物理气相沉积、化学气相沉积等。2)颗粒沉积：沉积物以宏观尺度的颗粒形态在材料表面上形成覆盖层。热喷涂、搪瓷涂敷等。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术•3)整体覆盖：将涂覆材料于同一时间施加于材料表面。包箔、贴片、热浸镀、涂刷、堆焊等。•4)表面改性：用各种物理、化学等方法处理表面，使之组成、结构发生变化，从而改变性能。表面热处理、化学热处理、激光表面处理、电子束表面处理、离子注入等。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术目前三大类表面技术•涂镀层技术、表面改性技术和薄膜技术涂镀层技术电化学沉积有机涂层无机涂层热浸镀层……南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术表面改性技术表面变形强化（辊、挤压、喷丸）表面相变强化（各类表面淬火）离子注入（非金属、金属、复合离子）表面扩渗（非金属、金属、复合元素）化学转化（钝化、氧化、磷化、着色…）电化学转化……南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术薄膜技术光学薄膜（反射、增透、阳光控制…）微电子薄膜（电极膜、基膜、器件、传感…）光电子薄膜（光导、光敏、太阳能电池…）集成光学薄膜（激光器、光波导、光开关…）信息存储薄膜（磁记录、光盘…）防护功能薄膜（装饰、防潮、耐磨、耐蚀…）……南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术三、表面技术的功能与应用（一）表面技术的功能1.提高耐腐蚀能力2.提高耐磨与减磨能力3.赋予表面特种功能4.赋予表面特殊物理、化学性能5.提高表面完整性6.表面装饰性南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术提高耐腐蚀能力抗均匀腐蚀能力防晶间腐蚀与剥蚀防电偶腐蚀抗点蚀、耐磨蚀抗高温氧化、热腐蚀延缓腐蚀疲劳抗应力腐蚀与氢脆……南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术提高耐磨与减磨能力抗摩擦磨损减磨、润滑防粘接、防啮合抗冲刷……南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术赋予表面特种功能声、光、电、磁…导电、绝缘、超导…记忆、存储…发光、消光、反光、光选择…吸波抗菌、自清洁……南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术赋予表面特殊物理化学性能可焊性、粘着性耐热、导热、热反射、隔热、吸热亲水、疏水、亲（疏）某种介质耐酸、耐碱、耐盐催化……南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术提高表面完整性粗糙度致密性损伤……南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术表面装饰性美丽的图案鲜艳的色彩金属陶瓷化非金属件金属化非金属件抗老化……工人在制做贴金佛像1克24K金能够被锤打成0.1微米薄的金箔半个平方米缅甸仰光大金塔始建于公元前585年，现在塔身高112米，底部周长427米，塔身贴上了重达七八吨的黄金，塔顶还罩着一个5米高、1.25吨重的金属宝伞，伞尖顶着一个直径27厘米的金球，球上镶嵌着钻石和宝石5000多颗，其中最大的一颗钻石重68克拉。在大金塔的周围，还有68个大大小小的金塔。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术（二）表面技术的应用•1.航空航天中的应用•2.电子技术中的应用•3.汽车工业中的应用•4.家电工业中的应用•5.水土工程中的应用•6.海洋工程中的应用•7.城市建设中的应用南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术1.航空航天工业中的应用1)运载火箭防护：火箭箱体氧化剂腐蚀，导弹弹头表面抗热、抗粒子云、抗侵蚀、抗辐射等；南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术德国EADS公司设计的欧洲未来航天飞机“凤凰”南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术美国航天飞机南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术美国航天飞机南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术“神舟”五号载人飞船(2003年10月15)南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术“神舟”六号载人飞船(2005年10月12日)费俊龙、聂海胜南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术神舟七号飞船(2008年9月25日)翟志刚、刘伯明、景海鹏长二F火箭南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术神舟八号飞船(2011年11月1日)南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术“长征”2F运载火箭神八“长征”2F运载火箭改（176项）南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术2)近代飞机表面功能涂层：飞机蒙皮，飞机雷达罩涂层，红外隐身涂层，起落架、机翼抗疲劳涂层，飞机节油减阻涂层等；3)发动机涂层：航空发动机涡轮叶片涂层，燃烧室涂层等。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术歼10飞机中国首架自主知识产权喷气支线客机ARJ21-700运20成功首飞（2013.1.26）（安装4台俄罗斯的D-30发动机）南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术美国F-117A隐形战斗机南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术•“猛禽”F-22是目前世界上最先进的第四代战机，F-22是美空军历史上第一个具备全方位作战能力、可执行多种任务的空中作战平台，在隐身、超音速巡航和精确打击等方面性能超群。（服役16架）南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术“先进高频材料”(AHFM)的隐身涂料，它是一种基于环氧树脂的、可有效吸收雷达信号的材料，将用于替换目前B-2使用的近3000英尺的吸波带。B-2幽灵隐型轰炸机南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术美国隐形飞机“沉默之蓝”全长16.5米，高3.2米，重量13.5吨，机翼长13米，正常飞行速度为461公里/小时，飞行高度为9140米。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术苏-30MKI飞机的AL—31FP加力式涡轮风扇矢量发动机俄罗斯萨留特机械制造公司的AL-31FN涡扇发动机歼10南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术美F-35战机全被令停飞引擎涡轮叶片发现裂痕F-35第五代多用途作战飞机。它采用隐形技术和其他高技术装备，能轻易摆脱雷达跟踪，驾驶员能更好地掌握来自敌方的威胁，同时拥有该飞机的盟军在作战中能与美军更密切配合。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术2.电子技术中的应用•1)离子注入微电子电路表面改性；•2)离子注入定量掺杂，使大规模集成电路成为可能；•3)真空蒸发镀膜制备VCD、DVD光盘等；•4)制备超高信息存储有机复合薄膜；•5)纳米微电子器件的制备；•6)制备液晶显示器镀氧化铟锡(indiumtinoxideITO)导电玻璃。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术高方阻ITO玻璃面电阻:150~500(Ω/□)应用:触摸屏STN型ITO导电玻璃特性:高透光率、低电阻值、高洁净度应用:液晶显示器南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术ITO导电玻璃应用南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术硅太阳能电池一个P-N结在标准光照条件下额定输出电压为0.48Ｖ纳米晶化学太阳能电池是新型太阳能电池，目前仍在研制过程中，其中纳米晶TiO2太阳能电池倍受关注。纳米晶TiO2太阳能电池光电效率在10%以上，制作成本为硅太阳电池的1/5～1/10，寿命可达到２0年以上。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术3.汽车工业中的应用•1)车身涂装：汽车车身、货箱、底盘、发动机、电气设备及塑料件等都需要涂装；•2)耐腐蚀耐磨层：散热器主片、吊耳总承、制动软轴支架等的强化钝化，活塞环、挺杆、齿轮、销轴等的磷化处理，轿车变速箱从动齿轮表面加涂钼基耐磨涂层等；•3)表面改性技术：汽车气阀弹簧和变速箱倒挡齿轮的喷丸强化，发动机凸轮轴等零件离子渗氮，发动机缸体缸套激光表面淬火处理等。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术Schuppan962CR250万美元南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术瑞士研制出了世界上速度最快550公里的跑车，这款跑车使用了喷气式飞机的技术，可以在30秒内使速度从零加速到480公里/小时，比布加迪威龙跑车55秒加速到400公里/小时的速度还要快。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术2013款奔驰S65（优惠价￥329.00万）南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术BenzCLKGTR（154.7万美元）南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术爱马仕特别版（￥4300万）南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术汽车喷漆1)采用浸镀锌钢板；2)采用三元磷化液进行磷化，然后进行铬酸盐钝化处理；3)阴极电泳底漆；4)喷涂中间漆；5)喷涂面漆。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术4.家电工业中的应用•家电产品的防护、装饰等，包括有涂料涂装、电镀、转化膜、抛光、着色等。目前家用电器表面技术发展方向：•1)适用于现代家庭装修的更加美观、大方、高耐蚀、长寿命的涂装材料；•2)大量塑料取代金属，突出塑料的金属化，真空镀膜、镀膜的耐蚀耐磨性能；•3)节约能源，保护环境的绿色家电生产。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术手机外壳纯金蒸镀南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术5.水土工程中的应用全长1983米，坝顶高185米，最大坝高175米，水库正常蓄水位175米，总库容量393亿立方米，水电站总装机容量1820万千瓦。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术三峡工程遇到的腐蚀问题1)钢筋混凝土的腐蚀：大坝；2)大气腐蚀：高压出线塔柱、坝顶门机、沿江大桥、钢结构件等；3)干湿交替腐蚀：船闸人字门、检修门、表孔闸门；4)水下腐蚀：潜水检修门、各种闸门水下部分，导流孔门；5)磨蚀与气蚀：例如水轮机叶片、导叶及转轮等过流部件；6)土壤腐蚀：各种埋地固定件、地下管线。南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术6.海洋工程中的应用海上石油平台南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术美国海军最新核动力航空母舰“罗纳德·里根”号南京航空航天大学第一讲表面技术概论表面技术美国航空母舰“尼米兹号”南京航空航天大学第一讲表面技