材料表面與界面工程技術

1表面科學與工程概論1
1.1材料表面1
1.1.1材料表面的基本概念1
1.1.2材料表面的結構與性能表征3
1.2工業(yè)技術領域中的材料表面5
1.3表面科學與工程技術主要研究內(nèi)容9
1.3.1材料表面科學的研究內(nèi)容9
1.3.2材料表面實驗研究方法10
1.3.3材料表面科學的發(fā)展11
1.3.4材料表面工程技術的發(fā)展13

2固體表面結構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)計參數(shù)21
2.2固體表面結構25
2.2.1固體表面原子受力與實際結構25
2.2.2理想表面27
2.2.3表面弛豫與重構結構及類型29
2.2.4表面偏析34
2.2.5表面缺陷36
2.3金屬表面電子結構37
2.3.1電荷密度分布40
2.3.2逸出功41
2.4二維結晶學49
2.4.1二維結晶學基本概念50
2.4.2二維結構表征51
2.4.3表面臺階結構表示54
2.4.4表面吸附物二維結構的LEED分析56

3固體表面性能61
3.1固體表面熱力學概論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)及其應用75

4液體及其表面與界面78
4.1液體性質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81
4.2液體邊界層性質84
4.2.1液體邊界處雙電層84
4.2.2電黏度效應85
4.3液體表面與界面性質85
4.3.1表面張力與表面能85
4.3.2毛細效應與潤濕性87
4.3.3毛細效應在熔滲技術中的應用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化學反應膜107
5.3吸附熱力學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化學吸附110
6.2吸附熱力學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113
6.2.4吸附方程115
6.2.5毛細管凝結與吸附滯后121
6.3影響吸附和脫附的因素123
6.3.1吸附表面性質123
6.3.2影響吸附的因素124
6.4摩擦學中的固-氣界面125
6.5表面擴散129
6.5.1表面缺陷及其能量129
6.5.2表面擴散系數(shù)131
6.5.3表面擴散的實驗研究和唯象理論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表面微結構對黏著的影響140
7.3.3毛細力對黏著的影響144

8表面工程技術概論146
8.1表面清潔146
8.2機械強化處理147
8.3表面改性技術147
8.4熱噴涂工程技術150
8.4.1預處理150
8.4.2熱噴涂技術151
8.4.3后處理157
8.4.4熱噴涂材料及涂層設計160
8.4.5高速熱噴涂技術173
8.4.6冷噴涂技術192
8.4.7納米涂層制備技術194
8.5激光表面處理技術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201
8.5.3激光熔覆工藝研究案例203
8.6化學鍍膜技術210
8.6.1化學鍍概論210
8.6.2化學鍍成膜理論213
8.6.3化學鍍鎳220
8.6.4化學鍍鎳層顯微結構和性能238
8.6.5化學鍍鎳的工業(yè)應用242
8.7化學氣相沉積技術245
8.7.1化學氣相沉積薄膜原理246
8.7.2CVD主要工藝參數(shù)247
8.7.3CVD反應器248
8.7.4等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)薄膜249
8.8熱浸鍍技術252
8.8.1熱浸鍍技術概述252
8.8.2銅及銅合金熱浸鍍253

9表面分析技術260
9.1表面分析技術分類260
9.1.1表面分析的作用260
9.1.2表面分析技術概述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263
9.1.5表面結構分析技術267
9.2涂(膜)層性能測試和評價技術269
9.2.1涂層性能269
9.2.2力學性能277
9.2.3化學和電化學性能279
9.2.4耐熱性能282
9.2.5薄膜絕緣性能283
9.2.6涂(膜)層殘余應力測試技術284
9.2.7涂(膜)層質量評價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高熵合金的設計原則與方法304
10.1.3高熵合金種類與結構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合金的設計與制備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合金的設計與制備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合金的時效結構及沉淀相界面343
10.4氧化石墨烯摻雜電接觸復合材料的表面與界面345
10.4.1GO/Al2O3-Cu/35W5Cr復合材料的設計與制備347
10.4.2GO/Al2O3-Cu/35W5Cr復合材料的電子結構分析347
10.4.3GO/Al2O3-Cu/35W5Cr復合材料的微觀結構及強化相界面349
10.4.4GO/Al2O3-Cu/35W5Cr復合材料的電接觸表面353
10.5真空開關用電接觸復合材料的表面與界面354
10.5.1TiC/Cu-Al2O3復合材料的設計與制備354
10.5.2TiC/Cu-Al2O3的微觀結構及強化相界面355

參考文獻359