等离子表面冶金 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:徐晋勇

出品人:

页数:226

译者:

出版时间:2010-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787802476554

丛书系列:

图书标签:

• 等离子冶金
• 表面处理
• 材料科学
• 冶金工程
• 等离子体
• 表面改性
• 金属材料
• 热处理
• 材料工程
• 物理冶金

表面工程的奇妙之旅：材料性能的微观重塑与宏观飞跃 本书并非探讨“等离子表面冶金”这一特定领域。相反，它将带领读者踏上一段深入理解“表面工程”——一个更为宏大而迷人的学科——的奇妙旅程。表面工程，顾名思义，是关于如何通过精确控制和改造材料的表面特性，来显著提升其整体性能，从而突破材料固有的局限性，解锁前所未有的应用可能。 想象一下，我们拥有一块性能优异的金属，但其表面却容易腐蚀，或者不够坚硬，无法承受高强度的摩擦。传统观念可能认为，我们需要寻找一种全新的、整体性能都更加出色的材料，这往往成本高昂且技术难度巨大。然而，表面工程提供了一种截然不同的解决方案：我们无需改变材料的本体，只需对其“皮肤”进行一番精心的“打扮”和“强化”，就能赋予它全新的生命力。这就像给一位健壮的运动员穿上一层战衣，不仅保护其身体，更能提升其速度和耐力。 本书将从最基础的原理出发，系统地阐述表面工程的核心理念。我们会深入探讨“表面”本身的概念：它并非仅仅是一个二维的平面，而是一个具有复杂三维结构、化学成分和电子态的动态区域，与外界环境发生着至关重要的相互作用。理解表面的微观世界，是掌握表面工程的基石。我们将一同审视原子、分子层面的排列，晶格缺陷的分布，以及这些微观结构如何决定了宏观性能，例如硬度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性、绝缘性、催化活性乃至生物相容性。 接着，我们将穿越到各种先进的表面改性技术的世界。这部分将是本书的核心内容之一，我们将详细介绍一系列被誉为“魔术之手”的工艺，它们能够精确地雕刻、沉积、注入或者转化材料的表面。 热处理与化学热处理： 从基础的退火、淬火、回火，到渗碳、渗氮、碳氮共渗等，我们将探讨这些经典而高效的方法如何通过改变表面层元素的含量和微观组织，来大幅提升材料的硬度、耐磨性和疲劳寿命。我们会深入剖析不同气氛、温度和时间对渗层性能的影响，并解析其背后的微观机理。 物理气相沉积（PVD）与化学气相沉积（CVD）： 这两种技术是制造高质量薄膜的关键。PVD，如溅射和蒸发，通过物理手段将靶材原子或分子汽化，然后在基材表面凝结成膜。CVD则利用气态反应物在基材表面发生化学反应，生成所需的薄膜。我们将详细介绍不同PVD和CVD工艺的原理、设备以及它们在制备硬质薄膜（如TiN, CrN）、耐磨薄膜、装饰性薄膜以及功能性薄膜（如光学涂层、半导体薄膜）方面的应用。例如，我们将探讨如何通过控制气体流量、温度、压力以及基材偏压来优化薄膜的结构、致密性和附着力。 离子注入与等离子体处理： 离子注入是将高能离子轰击到材料表面，从而改变表面元素的组成和晶体结构，实现硬度、耐磨性和导电性的提升。等离子体处理，虽然可能与“等离子表面冶金”有概念上的关联，但本书将从更广泛的表面改性角度进行探讨。例如，低压等离子体技术可以用于表面清洁、活化、蚀刻以及沉积超薄功能层，其温和的特性使其适用于对热敏感材料。高能等离子体则能够实现更深度的表面合金化或形成特殊的表面结构。 电化学沉积与喷涂技术： 电镀、阳极氧化、溶胶-凝胶法等电化学方法，能够以精确的厚度和成分在材料表面形成金属、氧化物或复合涂层。热喷涂技术，包括等离子喷涂、电弧喷涂、火焰喷涂等，则能够将熔融或半熔融的材料颗粒高速喷射到基材表面，形成厚实的涂层，以实现耐磨、耐高温、抗腐蚀等功能。我们将深入研究不同涂层材料的选择、喷涂工艺参数的控制，以及涂层与基材之间的结合机制。 激光与电子束处理： 激光熔覆、激光冲击淬火、电子束熔炼等技术，利用高能量密度束流快速加热和冷却材料表面，实现材料相变、细化晶粒、形成非晶态或生成新的化合物，从而显著改善表面性能。这些技术具有极高的局部精度和热影响区控制能力，为复杂形状工件的表面强化提供了可能。 除了对各种技术的详细介绍，本书还将重点关注这些技术如何转化为实际的应用。我们将深入到各个行业，探寻表面工程的足迹： 航空航天领域： 飞机发动机叶片需要承受极端高温和腐蚀，表面涂层能够极大地延长其使用寿命。起落架的耐磨性、飞船外壳的耐辐射性，都离不开表面工程的贡献。 汽车工业： 汽车发动机部件的耐磨损、排气系统的耐腐蚀、车身表面的防刮擦和美观，都是表面工程大显身手的舞台。 医疗器械： 植入人体的医疗器械，如人工关节、心脏支架，对生物相容性和耐腐蚀性有着极高的要求。表面改性技术可以减少排斥反应，提高植入物的稳定性。 能源领域： 太阳能电池的转换效率、燃料电池的催化活性、高温炉衬的耐腐蚀性，都与材料表面的特性息息相关。 工具与模具制造： 高速切削刀具、精密模具的表面硬度、耐磨性和抗粘附性，直接影响其加工效率和使用寿命。 电子信息产业： 半导体芯片的制造、显示器的表面处理、集成电路的互联，都依赖于精密的表面工程技术。 本书还将探讨表面工程中的一些关键理论问题，例如： 表面与界面的相互作用： 材料在界面的行为与本体材料可能截然不同，理解这些相互作用对于设计高性能的复合材料和多层结构至关重要。 纳米结构与超晶格的构建： 通过在纳米尺度上精确设计材料的结构，可以实现许多宏观材料无法企及的性能。 表面失效机理与防护策略： 腐蚀、磨损、疲劳等失效形式往往首先发生在材料表面。本书将分析这些失效的根源，并介绍如何通过表面工程来预防和延缓这些失效。 表面性能的表征与评价： 如何准确地测量和评估材料表面的特性，例如硬度、粗糙度、成分、形貌以及化学反应活性，是表面工程研究不可或缺的一环。我们将介绍相关的先进测试手段。 最后，本书将展望表面工程的未来发展趋势。随着科学技术的不断进步，诸如原子层沉积（ALD）、3D打印表面处理、智能响应表面等新兴技术正在不断涌现，它们将为材料科学和工程领域带来更多激动人心的可能性。我们也将探讨如何将人工智能和大数据引入表面工程的研发和生产过程，实现更智能、更高效的材料设计和工艺优化。 总而言之，本书致力于为读者构建一个关于表面工程的全面而深入的认识框架。它将激发你对材料潜力的全新认识，让你理解如何通过精巧的“表面魔法”，将平凡的材料转化为高性能的工程奇迹。无论你是学生、研究人员、工程师，还是对材料科学充满好奇的爱好者，相信这段“表面工程的奇妙之旅”，定能为你带来启发与收获。

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