表面强化技术的研究及其应用

表面强化处理技术是改善材料表面综合性能的重要方法,具有独特的技术优点,对于提高材料的使用寿命具有重要的意义。介绍了表面强化技术的概念、意义以及分类,分析了常用表面强化技术在各领域中的应用。     

激光表面改性技术的现状与进展

一、引言 自从1960年世界上第一台红宝石激光器问世以来,随着激光设备和技术的发展,激光已被广泛应用于科学技术和工业部门的众多领域。目前激光加工业正以约 30％的年增长率迅速发展着。据报道,1990年世界上已安装激光加工系统约5200台。激光加工的内容包括打孔、切割、焊接和表面改性处理等。激光表面改性处理所占比重不大,在整个激光加工具中约占15％,但由于其独特的优点,在多种表面技术中是一个研究开发工作十分活跃的领域。本文简要介绍近年来激光表面改性技术的研究现状和主要进展。 二、激光相变硬化（LTH）     

阵列微结构表面技术的研究进展

阵列微结构表面技术可以有效改善金属表面的力学性能,已逐渐在工程机械、现代交通、现代化工等领域得到广泛应用。对阵列微结构表面的典型形貌,制备方法和技术应用这三个方面进行了论述。面向更高的技术需求,探索具有优质高效特点的阵列微结构表面多物理场复合制备方法;寻找更宽领域的应用,并尝试将各种不同的微结构根据其自身性质分别应用于同一对象的多处局部表面,使应用对象整体性能达到最佳,将是今后阵列微结构表面技术的研究重点。     

纳米表面技术在模具强化中的应用与展望

纳米涂层与纳米薄膜具有良好的硬度、耐磨性、自润性和耐高温性能,是模具表面强化技术中的一种有发展前景的表面处理工艺。从模具的失效分析出发,介绍了目前在模具制造领域中应用较为广泛的几种纳米涂层与薄膜的制备方法和功能特性,并对纳米表面技术在模具表面强化的应用前景作了展望。     

振动辅助铣削加工仿生表面研究

为探究沿进给方向施加振动辅助铣削加工仿生表面形貌的可行性,通过数学计算获得了刀具与工件分离的条件。设计了仿真分析方案,将振动辅助铣削MATLAB仿真刀尖轨迹与实验加工表面以及典型生物表面形貌进行了对比分析。分析结果表明,振动辅助铣削表面形貌和典型生物表面形貌具有相似性,证明了振动辅助铣削加工技术在仿生表面加工领域应用的可行性。     

表面技术及其在模具中的应用

简要介绍了模具行业中用到的三大类表面技术（表面组织转化技术、表面涂镀层技术和表面合金化技术）中若干种表面处理技术的原理,概述了各种技术的优点、缺点及应用范围,并举例说明了各项技术在模具研究或实际生产中的应用效果,最后指出了表面技术的发展方向,并呼吁在模具行业加强表面技术的推广应用。     

表面分析仪器及其技术进展之三：表面分析：XPS和AES

本述评综合了1997年10月到1999年10月期间国际上在表面分析领域的发展情况，着重强调这些技术在目前发展水平方面改进的思路和新趋势。本文将有助于分析工作者解决在使用XPS和AES时所遇到的问题。     

电火花表面强化技术及其应用

电火花表面强化技术是一种具有独特优势的材料表面技术,其在机械零件表面改性和表面修复等方面具有广阔的应用前景。介绍了电火花表面强化技术的基本原理和工艺特点,阐述了电火花表面强化技术的发展概况,分析了该技术在机械零部件修复、模具强化等方面的实际工程应用,指出了该技术今后的研究方向和发展趋势。     

低温等离子体表面强化技术研究进展

简要介绍等离子体的相关概念和分类,根据等离子体电极结构、放电特性不同将等离子体分为热等离子体和温和等离子体,并对比两种等离子体表面强化技术的异同点.在此基础上,从当前研究进展和存在的关键科学技术问题两个角度,梳理热等离子体喷涂技术在制备热障涂层、耐磨涂层、梯度功能材料等领域的应用,对温和等离子体表面强化技术(等离子体物理气相沉积、等离子体化学气相沉积以及冷等离子体)在纳米纤维改性、高压绝缘、生物医学等领域的应用进展进行了综述.最后,从等离子体产生技术、表面强化技术应用以及微观-宏观过程控制三个角度分析了等离子体表面强化技术的未来发展方向,对等离子体表面强化技术的多学科发展融合和综合利用提供一定的参考.     

三维表面粗糙度的表征和应用

表面粗糙度会直接影响零部件的耐磨性、密封性以及抗腐蚀性等,是评定机械加工和产品质量的重要指标。现代科技水平的不断提高对零件表面性能的要求也日益严苛。传统的二维表面粗糙度的测量和表征已经不再能够满足技术发展的要求,三维表面粗糙度由于能够更加全面、真实地反映工件表面的状态而受到人们的重视,成为研究热点。本文回顾了三维表面粗糙度的发展历史,系统地介绍了三维表面粗糙度参数及标准的发展现状,分析了表面形貌与功能特性的联系,概述了三维粗糙度参数在制造业、生物医疗、摩擦学与材料科学等领域的广泛应用,并进一步指出了三维表面粗糙度表征和应用的发展方向。未来随着相关研究(比如,三维测量的溯源性、重复性、参数表征体系等问题)的深入以及三维表面测量手段的发展,三维表面粗糙度参数也将不断完善和推广,并更多地与实际功能相结合来预测并指导生产,确保工件的表面质量。     

表面粗糙度测量仪的改进及其应用

工件表面粗糙度测量技术在许多领域具有广泛的应用前景,传统的表面粗糙度测量仪已经不能满足工件测量精度的要求。利用计算机强大的信号处理能力对传统表面粗糙度测量仪进行改进,通过数字滤波技术从传感器采集的信号中分离出粗糙度信号,经数据模拟测试获得了较精确的粗糙度信号。     

论表面分析

表面分析不同于传统的体相分析,简述我国表面分析发展概况,说明表面分析技术的特点和应用。并对XIS和AES进行了综述。     

共面薄膜电极表面放电冷却技术

为研究一种可用于雷达领域的新型冷却技术,本文研究了高电压下共面薄膜电极之间的DC表面放电现象。设计制作了一系列具有不同参数且带有一个阳极针尖以及两个对称布置阴极的样机,通过改变基底表面粗糙度以及不同的结构参数(如凹槽深度、凹槽宽度以及阴极长度等)进行实验测试。结果表明:主要受到基底表面离子迁移率的影响,凹槽深度对于共面薄膜平面电极的表面放电现象影响最大;表面放电的电流稳定性随着深度的增加而增加;而放电起始电压则随着深度的增加而减小;离子与平面基底之间的流体阻力影响相对较小。共面薄膜电极表面放电的研究对于推动电冷却技术在雷达技术领域的应用具有重要意义。     

自蔓延高温合成技术在表面冶金强化中的研究与应用

阐述了自蔓延高温合成技术的特点、化学反应原理及蔓延传播原理，综合介绍了国内外几十年来在自蔓延表面冶金强化领域中已经开展的和未来的研究方向。     

塑料模具的表面强化技术

简要评述了塑料模具型腔面的工作条件及其失效形式，指出了正确运用表面强化技术大幅度提高模具使用寿命、以普通模具钢取代优质模具钢拓宽模具钢应用范围的有效手段：从表面热处理、化学热处理、电镀、化学镀、气相沉积、三束改性和形变强化几个方面，综述了当前国内外塑料模具表面强化技术的方法、特点和应用，指出了我国塑料模具表面强化技术今后可能的发展，旨在进一步推动其在塑料模具行业的广泛应用。     

金属构件表面织构摩擦学性能的研究进展

金属构件是各种机器的必要组成部分,金属构件的磨损是机器失效的主要原因。金属构件表面织构技术作为提高金属材料表面摩擦学性能的方法,在机械、航天、化学、冶金和生物工程等很多领域已经被广泛应用。文章对相关研究成果进行了总结,重点对金属构件表面织构在干摩擦、边界润滑和流体润滑3种主要润滑形式下的减摩机理展开了讨论;揭示了金属构件表面织构在不同润滑形式下的主要减摩机理;归纳了金属构件表面织构的几何特征对其改善摩擦学性能的影响,包括织构的形状、深度、面密度和排列方式。文章还分析了各几何特征的最佳值及其与摩擦学性能的一般规律,发现几何参数合理的金属构件表面织构对降低金属构件表面摩擦系数,提高抗磨性能和油膜承载能力具有积极作用,且各种几何特征对金属构件表面织构摩擦学性能的提高是相互影响的。     

超光滑光学表面加工技术

现代科学技术的发展,在许多领域中提出了加工超光滑表面的要求。这种表面不仅要具备较高的面形精度和极低的表面粗糙度,同时要具有完整的表面晶格排布,消除加工损伤层。近年来国际出现了不少成功的超光滑表面加工技术,可以实现表面粗糙度小于1nm,面形精度优于30nm.本文介绍了超光滑表面的主要应用领域；从去除机理的角度讨论了BFP抛光、Teflon抛光、离子束加工、PACE加工、浮法抛光、延展性磨削等六种有代表性的超光滑表面加工技术；并对国内情况作了简单分析。     

表面活化室温键合技术研究进展

随着半导体技术领域对低温晶圆键合技术的需求不断增长，表面活化键合（Surface activated bonding, SAB）技术开始被广泛研究。与其他键合方式相比，即使在室温下，表面活化键合也能完成牢固的键合，对于常规半导体、金属材料等非常有效。但对于SiO₂、有机物等材料，标准的表面活化键合并不十分适用，限制了其在特定领域的应用。近年来，研究者们提出两种改进型表面活化室温键合技术，通过在表面活化时或活化后向材料表面沉积一层纳米中间层，将晶圆的直接键合转化为纳米中间层间的键合。在键合机理方面，重点分析了材料的表面活化机制、界面原子成键机制以及环境因素对键合强度的影响等。通过对前期研究的分析总结进一步对比了三种表面活化键合技术的优缺点，期望可以推动表面活化键合技术在半导体技术领域的进一步广泛应用。     

基于激光共焦扫描显微镜方法的磨损表面三维数字化描述

表面形貌的精确描述在许多领域诸如材料、生物医学、摩擦学和机器状态监测等领域变得越来越重要。开发了一种基于激光共焦显微镜和图像处理技术的研究磨损表面及表面参数的新方法。首先用B io-rad Rad iance 2000激光共焦显微镜方法获得精确的三维表面形貌,然后用计算机辅助图像分析技术自动计算出表面特征参数。应用示例表明本文所研究的方法是可靠的,能对工程表面的表面粗糙度特征进行精确描述。     

基于AFM湿度对表面粘着力影响的研究

微观表面力测量技术已经成为研究微观界面物理、纳米材料和纳米机械学等领域的重要手段,本文介绍了利用原子力显微镜(AFM)进行固体表面长程粘着力的测量,并分析了在大气条件下,不同湿度对表面粘着力的影响.