表面工程技术的开发和应用.doc

- . z 外表工程技术的开发和应用 *清洪 (**侨兴轻工学校，350301) 外表工程学是一门新兴的学科，开展迅速，应用前景广阔。文章阐述了开展外表工程学研究的目的和意义。评述了外表工程学在人类文明和生活、在先进制造技术、在设备仪器维修、在电子通讯技术、在高新技术以及在节约资源、保护环境中的作用和应用。 关键词 外表工程学 外表技术 应用 1.前言 外表科学与工程以外表为研究对象。外表问题是一个古老的问题。然而，早在二十多年以前，所有固体物理的研究均假设材料是无穷大的，没有外表，抛开外表问题来研究材料，说明外表有其特殊的复杂性。美国材料界有“上帝创造了物质、魔鬼给了一个外表〞之说，可见外表问题是比拟困难的。 外表工程学科开展的重要标志是1983年英国伯明翰大学成立了Wolfson外表工程学院[1], 并在1985年创办了国际性杂志?外表工程?。认识到这一新兴学科的重要性，1986年在布达佩斯第5届国际材料热处理大会上，将国际热处理学会更名为国际热处理与外表工程学会。中国机械工程学会于1987年成立了外表工程研究所，1988年出版了中文版?外表工程?杂志，1993年成立了中国机械工程学会外表工程分会。自1989年以来，我国先后屡次召开全国性或国际性的外表工程学术会议和外表科学与工程学术会议。 2、外表工程学的研究意义和目的 物体的相互作用首先是通过物体外表进展的。外表及外表层的构造与性能在科学、技术和日常生活中的重要性是不言而喻的。如催化剂的催化行为是由外表成分和构造决定的；在半导体材料中，各种电性能通常是由材料的最外层微米数量级厚度的成分和构造控制的。工程中常见的三大失效形式—磨损、腐蚀和断裂，前两者是因外表破坏而失效，即使是疲劳断裂，也往往是从受力最大的外表开场而逐渐向内部开展。失效破坏导致零部件报废，设备停产，给国民经济造成巨大的损失。外表工程学能直接针对许多贵重零部件的失效原因，实行局部外表强化或修复，对零部件进展预保护或重新恢复其使用价值，它的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的外表功能薄层，这层外表材料与制作部件的整体材料相比，厚度薄，仅占工件整体厚度的几百分之一到几十分之一，但却赋于基体材料外表的原来没有的特殊性能，从而满足工程上对材料外表性能的要求。因此，开展外表工程学的研究，改善材料的外表性能，对于提高零件的使用寿命和可靠性；对于改善机械设备的性能、质量，增强产品的竞争能力；对于推动高新技术的开展；对于节约资源、美化人类生活，减少环境污染等方面都具有重要意义，其经济效益和社会效益是显而易见的。 开展外表工程学的研究，不仅在于其经济意义，还在于其具有重要的学术价值。美国工程科学院为美国国会提供的2000年前集中力量加强开展的9项新科学技术中，有关材料方面的仅有材料外表科学与技术的的研究[2]。在我国材料外表改性作为传统材料性能优化的根底研究也列入国家自然科学基金“九五〞优先资助领域。在国家的节能节材九五规划中建议将开展外表工程作为重大措施之一，并列出节能、节材示*工程[3]。外表科学的研究可为外表技术的研究提供一定的理论指导；外表新技术的开发和完善又提出许多新的学术课题，外表工程学的研究也有力地促进了相关学科的开展。 外表工程学研究的目的是赋于材料外表具有原来没有的特殊性能： 物理性能：包括电磁特性(导电性、绝缘性、半导体性、磁性、电磁屏蔽性)，光学特性(吸光性、反光性、光导、光电效应)，热特性(热传导性、耐热性)，声特性及防辐射等； 化学性能：包括腐蚀防护性、催化特性等； 机械性能：包括加工性、密封性、抗疲劳性、强度、硬度、韧性等； 摩擦学性能：包括减摩性、耐磨性、自润滑性、浸润性等； 装饰性：包括色彩、光泽性和可修饰性。 3、外表工程学的应用 外表工程技术以其高度的实用性和显著的优质、高效、低耗的特点在制造业、维修业中占领了日益增长的市场，在航空航天、电子、汽车、能源、石油化工、矿山等工业部门得到了越来越广泛的应用。可以说几乎有外表的地方就离不开外表工程。 外表工程改善和美化人类生活[4] 人类生活中的衣食住行、学习、娱乐、旅游、医疗、饰品、工艺品无不越来越得益于外表工程的成就。衣料的美观、保暖、手感、抗静电；食品的色泽、保鲜、储存、包装；新型建材、房屋装修更是以外表工程为其重要技术源泉；汽车的美观、节油、低噪声离不开渗透在零部件、摩擦副、活化剂、传感器、电子仪表中的外表工程的新成果；还有，保护视力的镜片、高级相机的镜头、比天然品更美的镀膜饰品、美观舒适