材料表面與界面工程技術(shù)

1表面科學(xué)與工程概論1
1.1材料表面1
1.1.1材料表面的基本概念1
1.1.2材料表面的結(jié)構(gòu)與性能表征3
1.2工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中的材料表面5
1.3表面科學(xué)與工程技術(shù)主要研究內(nèi)容9
1.3.1材料表面科學(xué)的研究內(nèi)容9
1.3.2材料表面實(shí)驗(yàn)研究方法10
1.3.3材料表面科學(xué)的發(fā)展11
1.3.4材料表面工程技術(shù)的發(fā)展13

2固體表面結(jié)構(gòu)16
2.1固體表面形貌16
2.1.1表面幾何形狀誤差16
2.1.2表面微觀幾何形狀誤差17
2.1.3表面形貌的統(tǒng)計(jì)參數(shù)21
2.2固體表面結(jié)構(gòu)25
2.2.1固體表面原子受力與實(shí)際結(jié)構(gòu)25
2.2.2理想表面27
2.2.3表面弛豫與重構(gòu)結(jié)構(gòu)及類型29
2.2.4表面偏析34
2.2.5表面缺陷36
2.3金屬表面電子結(jié)構(gòu)37
2.3.1電荷密度分布40
2.3.2逸出功41
2.4二維結(jié)晶學(xué)49
2.4.1二維結(jié)晶學(xué)基本概念50
2.4.2二維結(jié)構(gòu)表征51
2.4.3表面臺(tái)階結(jié)構(gòu)表示54
2.4.4表面吸附物二維結(jié)構(gòu)的LEED分析56

3固體表面性能61
3.1固體表面熱力學(xué)概論61
3.1.1表面現(xiàn)象研究歷程61
3.1.2固體表面微觀特征62
3.1.3固體的表面張力與表面自由能63
3.1.4表面能與晶面取向67
3.2固體表面的基本特征69
3.2.1固體表面的基本特性69
3.2.2表面弛豫、重構(gòu)及雙電層71
3.3界面勢壘73
3.3.1接觸界面勢壘理論74
3.3.2通用黏附能量函數(shù)及其應(yīng)用75

4液體及其表面與界面78
4.1液體性質(zhì)78
4.1.1流體的黏度78
4.1.2非牛頓流體的黏度79
4.1.3黏度的其它性質(zhì)81
4.2液體邊界層性質(zhì)84
4.2.1液體邊界處雙電層84
4.2.2電黏度效應(yīng)85
4.3液體表面與界面性質(zhì)85
4.3.1表面張力與表面能85
4.3.2毛細(xì)效應(yīng)與潤濕性87
4.3.3毛細(xì)效應(yīng)在熔滲技術(shù)中的應(yīng)用88
4.3.4表面活性劑91

5固-液界面99
5.1固-液界面潤濕性99
5.1.1表面張力與接觸角99
5.1.2表面張力引起的內(nèi)部壓力103
5.2固-液界面膜105
5.2.1固-液吸附膜105
5.2.2化學(xué)反應(yīng)膜107
5.3吸附熱力學(xué)108
5.3.1邊界膜占比108
5.3.2吸附熱108

6固-氣界面110
6.1固-氣界面吸附現(xiàn)象110
6.1.1物理吸附110
6.1.2化學(xué)吸附110
6.2吸附熱力學(xué)111
6.2.1吸附平衡與吸附量111
6.2.2吸附曲線112
6.2.3吸附熱力學(xué)113
6.2.4吸附方程115
6.2.5毛細(xì)管凝結(jié)與吸附滯后121
6.3影響吸附和脫附的因素123
6.3.1吸附表面性質(zhì)123
6.3.2影響吸附的因素124
6.4摩擦學(xué)中的固-氣界面125
6.5表面擴(kuò)散129
6.5.1表面缺陷及其能量129
6.5.2表面擴(kuò)散系數(shù)131
6.5.3表面擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)研究和唯象理論134

7固-固界面136
7.1固-固界面能136
7.1.1范德華力136
7.1.2表面能136
7.1.3固-固界面能137
7.2黏附理論——球-平面接觸模型137
7.3黏附影響因素139
7.3.1粗糙度對接觸與黏著的影響139
7.3.2表面微結(jié)構(gòu)對黏著的影響140
7.3.3毛細(xì)力對黏著的影響144

8表面工程技術(shù)概論146
8.1表面清潔146
8.2機(jī)械強(qiáng)化處理147
8.3表面改性技術(shù)147
8.4熱噴涂工程技術(shù)150
8.4.1預(yù)處理150
8.4.2熱噴涂技術(shù)151
8.4.3后處理157
8.4.4熱噴涂材料及涂層設(shè)計(jì)160
8.4.5高速熱噴涂技術(shù)173
8.4.6冷噴涂技術(shù)192
8.4.7納米涂層制備技術(shù)194
8.5激光表面處理技術(shù)195
8.5.1激光的產(chǎn)生及其與材料表面的相互作用195
8.5.2激光表面處理技術(shù)201
8.5.3激光熔覆工藝研究案例203
8.6化學(xué)鍍膜技術(shù)210
8.6.1化學(xué)鍍概論210
8.6.2化學(xué)鍍成膜理論213
8.6.3化學(xué)鍍鎳220
8.6.4化學(xué)鍍鎳層顯微結(jié)構(gòu)和性能238
8.6.5化學(xué)鍍鎳的工業(yè)應(yīng)用242
8.7化學(xué)氣相沉積技術(shù)245
8.7.1化學(xué)氣相沉積薄膜原理246
8.7.2CVD主要工藝參數(shù)247
8.7.3CVD反應(yīng)器248
8.7.4等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)薄膜249
8.8熱浸鍍技術(shù)252
8.8.1熱浸鍍技術(shù)概述252
8.8.2銅及銅合金熱浸鍍253

9表面分析技術(shù)260
9.1表面分析技術(shù)分類260
9.1.1表面分析的作用260
9.1.2表面分析技術(shù)概述260
9.1.3探針與材料表面的相互作用261
9.1.4表面成分分析技術(shù)263
9.1.5表面結(jié)構(gòu)分析技術(shù)267
9.2涂(膜)層性能測試和評價(jià)技術(shù)269
9.2.1涂層性能269
9.2.2力學(xué)性能277
9.2.3化學(xué)和電化學(xué)性能279
9.2.4耐熱性能282
9.2.5薄膜絕緣性能283
9.2.6涂(膜)層殘余應(yīng)力測試技術(shù)284
9.2.7涂(膜)層質(zhì)量評價(jià)285
9.2.8電性能288
9.2.9熱電性能293
9.2.10熱膨脹性能295
9.2.11磁性能296

10新型合金中的表面與界面300
10.1高熵合金的界面300
10.1.1高熵合金的形成與特性301
10.1.2高熵合金的設(shè)計(jì)原則與方法304
10.1.3高熵合金種類與結(jié)構(gòu)308
10.1.4高熵合金的界面309
10.2芯片用引線框架銅合金界面318
10.2.1Cu-Mg-Fe-Sn-P-RE合金的設(shè)計(jì)與制備318
10.2.2Cu-Mg-Fe-Sn-P-RE合金的鑄態(tài)及熱變形顯微組織321
10.2.3Cu-Mg-Fe-Sn-P-RE合金的組織及時(shí)效沉淀相界面330
10.3高速鐵路接觸線用銅合金表面與界面333
10.3.1Cu-Zr-RE合金的設(shè)計(jì)與制備333
10.3.2Cu-Zr-RE合金的冷變形及熱變形顯微組織336
10.3.3Cu-Zr-RE合金的時(shí)效結(jié)構(gòu)及沉淀相界面343
10.4氧化石墨烯摻雜電接觸復(fù)合材料的表面與界面345
10.4.1GO/Al2O3-Cu/35W5Cr復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與制備347
10.4.2GO/Al2O3-Cu/35W5Cr復(fù)合材料的電子結(jié)構(gòu)分析347
10.4.3GO/Al2O3-Cu/35W5Cr復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)及強(qiáng)化相界面349
10.4.4GO/Al2O3-Cu/35W5Cr復(fù)合材料的電接觸表面353
10.5真空開關(guān)用電接觸復(fù)合材料的表面與界面354
10.5.1TiC/Cu-Al2O3復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與制備354
10.5.2TiC/Cu-Al2O3的微觀結(jié)構(gòu)及強(qiáng)化相界面355

參考文獻(xiàn)359