本书系统介绍了现代表面工程的基本概念和理论，阐述了不同表面工程技术的形成、分类、含义和特点，通过热喷涂、化学气相沉积和物理气相沉积等典型表面技术说明了主要设备、技术线路和工艺实施方案，重点介绍了在耐磨、防腐和耐高温等领域的应用进展。全书共10章，分别为绪论、表面加工技术的热源特性、热喷涂、化学气相沉积、物理气相沉积、表面耐磨涂层、表面防腐涂层、表面耐气蚀涂层、表面耐高温腐蚀涂层、表面热障涂层。本书兼顾基础知识与前沿应用，在阐明基本概念和理论的基础上，从典型表面工程技术入手，着重介绍新进展及新应用。
样章试读
目录
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第一章 绪论 1
1.1 现代表面工程的作用 1
1.1.1 现代表面工程技术概述 1
1.1.2 现代表面工程技术的分类及内容 1
1.1.3 现代表面工程技术在机械行业中的应用 3
1.1.4 现代表面工程技术在汽车工业中的应用 5
1.1.5 现代表面工程技术在海洋工程中的应用 6
1.1.6 现代表面工程技术在航空航天中的应用 6
1.1.7 现代表面工程技术的发展趋势 7
1.2 固体表面物理化学特点 8
1.2.1 固体表面结构 8
1.2.2 固体表面力学性能 10
1.2.3 固体表面物理性能 12
1.2.4 固体表面化学性能 15
1.3 材料失效的基本形式 15
1.3.1 材料的断裂失效 16
1.3.2 材料的磨损失效 17
1.3.3 材料的腐蚀失效 17
1.4 主要的现代表面工程技术 18
1.4.1 热喷涂技术 18
1.4.2 化学气相沉积技术 19
1.4.3 物理气相沉积技术 19
本章小结 20
参考文献 20
第2章 表面加工技术的热源特性 22
2.1 气体放电 22
2.1.1 气体放电的原理 22
2.1.2 气体放电的基本特征 22
2.2 辉光放电 23
2.2.1 辉光放电的原理 23
2.2.2 辉光放电的特点及应用 23
2.3 电弧放电 24
2.3.1 电弧放电的原理 24
2.3.2 等离子电弧放电的特点及应用 24
2.4 常用等离子体的气体特性 26
2.5 燃烧火焰 26
2.5.1 气体燃料及其燃烧方式 26
2.5.2 燃烧火焰的构成和特性 29
2.5.3 火焰喷涂 29
2.6 高能电子束 33
2.6.1 高能电子束的产生及工作原理 33
2.6.2 高能电子束的物理特点 34
2.6.3 高能电子束表面处理技术 34
2.7 热喷涂技术 35
2.7.1 热喷涂技术的原理 35
2.7.2 热喷涂技术的分类及特点 36
2.7.3 热喷涂涂层的功能和应用 41
本章小结 43
参考文献 44
第3章 热喷涂 45
3.1 颗粒加速规# 45
3.1.1 颗粒运动规律 45
3.1.2 颗粒加速的影响因素 46
3.2 颗粒加热规律 49
3.2.1 颗粒与焰流的热量传递 49
3.2.2 颗粒加热的影响因素 50
3.3 熔滴碰撞基体基本行为 52
3.3.1 炼滴碰撞基体后的扁平变形过程 52
3.3.2 扁平变形过程中熔滴与基体的相互作用 55
3.4 碰撞飞溅现象 56
3.4.1 飞溅的产生 56
3.4.2 控制因素 56
3.5 扁平化颗粒的形成 58
3.5.1 培滴的扁平化过程 58
3.5.2 扁平率 59
3.5.3 质子的运动 59
3.5.4 碰撞压力 60
3.6 涂层结构 62
3.6.1 涂层组成 62
3.6.2 结构特点 62
3.7 涂层结构参量与性能之间的关系 64
3.7.1 对涂层结合强度的影响 64
3.7.2 对涂层孔隙率的影响 65
3.7.3 对涂层耐腐蚀性能的影响 66
3.7.4 对涂层力学性能的影响 66
本章小结 68
参考文献 68
第4章 化学气相沉积 69
4.1 沉积 69
4.1.1 沉积原理及特点 69
4.1.2 沉积装置 70
4.1.3 沉积分类 71
4.2 沉积过程的化学反应 73
4.2.1 反应物质源 73
4.2.2 应类型 73
4.3 沉积动力学模型 75
4.3.1 动力学分析 75
4.3.2 Grove模型 76
4.3.3 边界层模型 78
4.4 CVD沉积TiN与TiC工艺 79
4.4.1 单层TiN沉积工艺及膜层性能分析 79
4.4.2 单层TiC沉积工艺及膜层性能分析 79
4.4.3 多层TiC-TiN沉积工艺及膜层性能分析 80
4.5 各种材料的沉积工艺 82
4.5.1 氧化物沉积工艺 82
4.5.2 硫化物沉积工艺 83
4.5.3 氮化物沉积工艺 84
4.5.4 碳化物沉积工艺 84
4.6 PECVD与超硬薄膜制备 86
4.6.1 PECVD过程的动力学 86
4.6.2 PECVD特点 86
4.6.3 PECVD制备超硬薄膜 87
4.7 CVD的应用 87
4.7.1 CVD在切削工具中的应用 87
4.7.2 CVD在半导体中的应用 89
4.7.3 CVD合成单晶金刚石 90
本章小结 92
参考文献 92
第5章 物理气相沉积 94
5.1 真空蒸镀 94
5.1.1 真空蒸镀的基本原理 94
5.1.2 真空蒸镀的蒸发源 98
5.1.3 真空蒸镀合金膜和化合物膜的制备 105
5.1.4 真空蒸镀的应用及发展 106
5.2 溅射镀膜 107
5.2.1 溅射镀膜基本原理 107
5.2.2 溅射镀膜方法 109
5.2.3 派射镀膜合金膜和化合物膜的制备 111
5.2.4 溅射镀膜的应用及发展 112
5.3 离子镀膜 113
5.3.1 离子镀膜的原理及特点 114
5.3.2 常用的离子镀膜方法 114
5.3.3 离子镀膜的应用及发展 116
本章小结 117
参考文献 117
第6章 表面耐磨涂层 119
6.1 磨损机理 119
6.1.1 黏着磨损 119
6.1.2 磨粒磨损 121
6.1.3 疲劳磨损 122
6.1.4 腐蚀磨损 124
6.1.5 耐磨表面设计 125
6.2 热喷涂耐磨涂层 125
6.2.1 合金涂层 126
6.2.2 陶瓷涂层 131
6.2.3 金属陶瓷涂层 134
6.2.4 应用 137
6.3气相沉积耐磨薄膜 139
6.3.1 DLC薄膜 139
6.3.2 TiN薄膜 141
6.3.3 其他气相沉积薄膜 144
6.3.4 应用 145
本章小结 146
参考文献 146
第7章 表面防腐涂层 148
7.1 金属腐蚀机理 148
7.1.1 基本概念 148
7.1.2 常见类型 148
7.1.3 腐蚀机理 149
7.1.4 影响因素 151
7.2 金属腐蚀破坏的试验方法及表征方法 151
7.2.1 试验方法 151
7.2.2 表征方法 153
7.3 金属腐蚀常用的防护涂层 154
7.3.1 金属涂层 155
7.3.2 隨涂层 160
7.3.3 硝烯涂层 161
本章小结 163
参考文献 163
第8章 表面耐气蚀涂层 165
8.1 金属气蚀的破坏机理 165
8.1.1 基本概念 165
8.1.2 破坏机理 165
8.1.3 影响因素 168
8.2 金属气蚀破坏研究的试验方法及表征方法 170
8.2.1 试验方法 170
8.2.2 表征方法 174
8.3 金属气蚀常用的防护涂层 176
8.3.1 金属涂层 177
8.3.2 金属酿涂层 180
8.3.3 聚合物涂层 182
本章小结 185
参考文献 185
第9章 表面耐高温腐蚀涂层 187
9.1 高温氧化机31 187
9.1.1 热力学 188
9.1.2 膜生长方式 190
9.1.3 动力学及机理 191
9.2 高温腐蚀机理 195
9.2.1 类型 195
9.2.2 影响因素 196
9.2.3 膜结构及性质 198
9.3 耐高温腐蚀涂层的特点及应用 201
9.3.1 特点 201
9.3.2 制备方法 203
9.3.3 在发电厂中的应用 203
9.3.4 在燃气轮机中的应用 209
本章小结 212
参考文献 212
第10章 表面热障涂层 214
10.1 热障涂层结构和材料 214
10.1.1 应用背景 214
10.1.2 涂层结构和特点 215
10.1.3 材料体系 216
10.2 热障涂层的制备工艺 219
10.2.1 等离子喷涂 219
10.2.2 电子束物理气相沉积 222
10.2.3 激光熔覆 224
10.3 热障涂层的失效模式 224
10.3.1 高温烧结 224
10.3.2 TGO的生长应力 225
10.3.3 CMAS高温腐蚀 227
10.3.4 界面失效 228
10.4 热障涂层的应用及发展趋势 229
10.4.1 在航空发动机中的应用 229
10.4.2 在工业燃气轮机中的应用 229
10.4.3 在内燃机中的应用 230
10.4.4 发展趋势 231
本章小结 231
参考文献 231
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