《材料表面技術原理與應用》對材料三大類表面技術的基本原理進行了歸納與論述，從每類技術中選出一些典型技術進行詳細分析，并列出一些常用表面技術規(guī)范。在部分章節(jié)中以具體零部件為例，嘗試與其他學科交叉實現(xiàn)表面工藝的設計。經(jīng)過表面技術處理的零部件，一般均存在殘余應力，也會出現(xiàn)失效情況， 本書介紹了殘余應力定性分析方法及一些失效案例。對一些表面技術工藝中存在的污染問題也給予了較詳細的說明。
《材料表面技術原理與應用》可供高等院校研究生、本科生或高職高專學生作為教材使用，適用于材料科學與工程、機械制造等與表面技術有關的專業(yè)，也可作為從事表面技術工作的科技人員的參考書。
第1章緒論1
1.1從表面技術到表面工程1
1.2表面技術在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮巨大作用的原因4
1.2.1采用表面技術可以解決某些零部件采用單一材料無法滿足的性能要求4
1.2.2節(jié)約貴重材料，大幅度提高性價比5
1.2.3電子信息技術飛速發(fā)展的需要6
1.2.4節(jié)能、開發(fā)新能源的需求6
1.3表面工程中的設計概念7
1.4表面技術的發(fā)展與環(huán)境保護9
1.4.1開發(fā)各種材料表面防腐蝕新技術是重要的研究方向9
1.4.2應重視新型復合表面技術的研發(fā)11
1.4.3幾種值得注意的表面改性技術13
1.4.4開發(fā)新型薄膜太陽能電池技術是研究熱點14
1.4.5涂鍍層技術中鋼板、鋼梁、鋼管的鍍層新技術開發(fā)15
1.4.6表面技術中的環(huán)保問題16
習題17
參考文獻18
第2章利用相變原理設計表面改性技術19
2.1馬氏體相變基本特征概述及其在設計表面改性技術中的應用19
2.2殘余應力的產(chǎn)生原理與分析方法23
2.2.1冷卻過程中的殘余應力產(chǎn)生原理24
2.2.2殘余應力綜合分析與控制26
2.3表面組織金相分析方法29
2.3.1阿貝成像原理29
2.3.2利用阿貝成像原理分析金相組織31
2.4表面相變強化工藝設計與典型工藝分析33
2.4.1工藝設計的基本思路與一般規(guī)律34
2.4.2感應加熱淬火工藝設計與分析36
2.4.3激光表面相變強化工藝46
2.5表面相變強化工藝設計案例51
2.6非鋼鐵材料表面相變強化工藝設計與貝氏體組織應用57
習題59
參考文獻60
第3章利用擴散與相變原理設計表面改性工藝61
3.1基本原理概述61
3.2擴散基本規(guī)律63
3.2.1純擴散理論63
3.2.2反應擴散理論65
3.3利用反應擴散方法設計表面改性工藝的思路67
3.4利用純擴散理論設計表面改性工藝68
3.4.1鋼的滲碳工藝分析68
3.4.2滲碳過程中爐內(nèi)碳勢的控制73
3.4.3滲碳件殘余應力分析77
3.4.4滲碳的數(shù)值模擬技術簡介78
3.5利用反應擴散理論設計表面改性工藝83
3.5.1設計思想與基本原理83
3.5.2氮化工藝85
3.5.3氮碳共滲92
3.5.4氣體氮氧共滲94
3.5.5滲硼工藝設計94
3.5.6固體粉末滲鋅97
3.5.7鹽浴滲金屬方法：TD技術98
3.5.8氮化與滲金屬過程中產(chǎn)生的殘余應力100
3.6工藝設計案例102
3.6.1案例1齒輪表面改性工藝設計103
3.6.2案例2導線夾制備工藝的設計106
3.6.3案例3對小模數(shù)齒輪設計多元共滲代替滲碳的技術方案110
3.6.4案例4利用TD方法提高熱作模具壽命111
3.7幾種典型的表面改性工藝112
3.7.1碳氮共滲技術112
3.7.2真空滲碳112
3.7.3二段及三段氮化113
3.7.4提高鋼件抗腐蝕能力的氮化法115
3.7.5TD方法滲金屬115
3.7.6抗蝕、抗氧化表面改性工藝設計116
3.7.7多元共滲工藝設計118
3.7.8快速電加熱滲鋁118
3.8表面改性技術中的污染問題119
3.9稀土化學熱處理技術120
3.9.1稀土滲碳及碳氮共滲121
3.9.2稀土滲氮及氮碳共滲124
習題131
參考文獻131
第4章薄膜技術133
4.1薄膜的定義與薄膜形成133
4.1.1薄膜的定義及其在現(xiàn)代科技中的作用133
4.1.2薄膜形成過程簡介134
4.2化學氣相沉積技術的基本原理與典型工藝分析136
4.2.1化學原理在化學氣相沉積中的作用與典型工藝分析137
4.2.2TCVD薄膜的沉積過程與特點142
4.2.3CVD技術的應用143
4.2.4TCVD應用范圍探討145
4.3真空技術基礎146
4.3.1真空的定義與單位146
4.3.2氣體分子能量運動速度與分子間碰撞147
4.3.3真空的獲得148
4.3.4真空系統(tǒng)配置150
4.4等離子體技術基礎153
4.4.1等離子體的基本概念153
4.4.2等離子體的產(chǎn)生方法155
4.5粒子間碰撞161
4.5.1彈性碰撞的能量轉移161
4.5.2非彈性碰撞的能量轉移162
4.6等離子體化學氣相沉積技術165
4.7物理氣相沉積——真空蒸發(fā)鍍膜技術168
4.7.1基本原理168
4.7.2蒸發(fā)源與合金膜的蒸發(fā)鍍171
4.8物理氣相沉積——離子鍍技術172
4.8.1基本原理172
4.8.2典型工藝分析174
4.9物理氣相沉積技術——濺射鍍膜175
4.9.1離子濺射中的一些理論問題175
4.9.2典型濺射鍍膜技術177
4.9.3磁控濺射技術179
4.10離子注入與離子束合成薄膜技術原理183
4.10.1離子注入的原理*183
4.10.2離子注入機與注入工藝190
4.10.3離子束與鍍膜復合技術191
4.10.4離子注入技術實際應用狀況195
4.11薄膜中的應力分析198
4.11.1薄膜中的應力198
4.11.2薄膜的附著力201
4.12薄膜設計應用案例203
4.12.1用TCVD技術沉積TiN提高硬質(zhì)合金刀具切削速度203
4.12.2在藍寶石上沉積TiN薄膜204
4.12.3光盤記錄系統(tǒng)206
4.12.4太陽能電池的原理與薄膜材料設計208
習題209
參考文獻210
第5章涂鍍層技術211
5.1電沉積技術的基本原理與典型工藝211
5.1.1金屬電化學腐蝕模型與標準電極電位211
5.1.2電沉積的基本過程213
5.1.3電沉積中的定量計算214
5.1.4電沉積的后處理與鍍層殘余應力217
5.1.5典型電沉積工藝分析——電鍍鋅工藝218
5.1.6電沉積技術中的污染問題223
5.2電刷鍍技術224
5.2.1基本原理224
5.2.2電刷鍍工藝步驟與應用領域228
5.3電沉積技術在高科技中的應用230
5.3.1利用電沉積技術制備薄膜太陽能電池材料231
5.3.2利用電沉積技術制備鎳網(wǎng)材料231
5.3.3電沉積銅用于IC銅布線232
5.4電沉積零件的失效分析233
5.5化學鍍技術235
5.5.1化學鍍的原理235
5.5.2化學鍍的典型工藝及應用237
5.5.3化學鍍中的殘余應力問題241
5.6熱浸鍍技術241
5.6.1熱浸鍍的基本原理與工藝過程241
5.6.2熱浸鍍典型工藝分析——熱鍍鋅工藝243
5.7化學轉移膜技術*245
5.7.1化學轉移膜的基本原理與用途246
5.7.2典型化學轉移膜技術的分析247
5.7.3化學轉移膜技術中的污染問題254
5.8熱噴涂技術254
5.8.1熱噴涂技術的基本原理254
5.8.2噴涂層中的殘余應力258
5.8.3典型噴涂技術258
習題262
參考文獻263
第6章復合表面處理技術264
6.1表面技術復合的設計原則264
6.2幾種復合表面技術267
6.2.1硫與氮共滲復合處理267
6.2.2滲氮與感應表面淬火復合267
6.2.3濺射Al膜與離子氮化工藝復合268
6.2.4多元共滲與高分子材料復合268
6.2.5噴涂與火焰、激光快速加熱復合271
6.2.6鑄滲復合處理工藝271
習題272
參考文獻273
第7章金屬粉體材料的表面改性處理及應用274
7.1高強塑Fe-Ni-P合金的制備274
7.2Fe-N合金粉末的制備與應用276
7.3Ti-N-O復合材料的制備278
參考文獻279
附錄1金屬材料表面技術實驗設計280
實驗一表面感應加熱淬火與組織性能分析280
一、實驗目的280
二、實驗設備與材料280
三、實驗步驟與過程280
四、分析與討論280
實驗二多元共滲工藝與組織性能分析282
一、實驗目的282
二、實驗設備與材料282
三、實驗工藝282
四、實驗原理282
五、實驗步驟與過程284
六、分析與討論285
實驗三化學鍍鎳工藝與組織性能分析285
一、實驗目的285
二、實驗材料285
三、實驗內(nèi)容286
四、實驗報告要求286
五、分析與討論286
實驗四二極濺射工藝與組織性能分析286
一、實驗目的286
二、實驗設備與材料286
三、實驗原理287
四、工藝流程288
五、分析與討論288
實驗五熱鍍鋅工藝與組織及抗蝕性能分析289
一、實驗目的289
二、實驗設備與材料289
三、實驗工藝290
四、實驗原理290
五、實驗內(nèi)容與過程290
六、實驗報告要求291
七、分析與討論291
附錄2總復習題292
附錄3總復習題答案要點（二維碼）296
附錄4材料表面技術國內(nèi)外標準（二維碼）297
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