| 1、背景与意义
18世纪的工业革命使原来以手工技术为基础的工场手工业逐步转变为机器大工业，工业最终从农业中分离出来成为一个独立的生产部门，并且随着科学技术进一步发展，到19世纪末到20世纪初，工业进入了现代工业的发展阶段，而现代工业以金属工业为支撑，金属工业构建了庞大的基础工业体系。应该说金属材料技术发展直接影响着工业基础的稳健，对国家国防、生产、建设、以及民生都十分重要。 同时我们纵观社会历史也可以发现人类文明的发展和社会的进步同金属材料确实关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。而当今工业文明与科技进步，对于金属材料性能的需求越来越高并呈多元化发展。因此除了寻求新材料外金属材料本身性能升级也至关重要，而表面工程在金属工业中无疑有化平凡为神奇之功效，已经是工业体系中推进科技发展的浓墨之笔。 2、表面工程的定义 表面工程是经表面预处理后，通过表面涂覆/表面改性或表面复合处理。改变固体金属表面或非金属表面的化学成分，组织结构，形态和应力状态等，以获得所需要表面性能的系统工程。它是近代技术与经典表面工艺相结合而繁衍，发展起来的。有坚实的科学基础，具有明显的交叉，边缘学科的性质和及强的实用性。表面工程在以下方面显示出巨大的作用和生命力。 3、表面工程应用领域 利用表面工程技术，使材料表面获得它本身没有而又希望具有的特殊性能，而且表面层很薄，用材十分少，性能价格比高，节约材料和节省能源，减少环境污染，是实现材料可持续发展的一项重要措施。表面工程具体应用领域可整理如以下几方面： a)金属材料及其制品的腐蚀，磨损及疲劳断裂等主要损伤，一般都是从材料表面，亚表面或因表面因素而引起的，它们带来的破坏和经济损失是十分惊人的，例如，仅腐蚀一项，据统计全世界钢产量的1/10由于腐蚀而损耗，工业发达国家因腐蚀破坏造成的经济损失占国民经济总产值的2%-4%，美国1995年因腐蚀造成的损失至少3000亿美元，我国每年因腐蚀造成的损失至少达2000亿元，磨损造成的损失与之相近，因此，采用表面改性，涂覆，薄膜及符合处理等工艺技术，加强材料表面防护，提高材料表面性能，控制或防止表面损坏，可延长设备，工件的使用寿命，获得巨大的经济效益。 b)表面工程不仅是现代制造技术的重要组成与基础工艺之一，同时又为信息技术，航天技术，生物工程等高新技术的发展提供技术支持，诸如离子注入半导体掺杂已成为超大规模集成电路制造的核心工艺技术，收集上的集成电路。磁带。激光盘。电视机的屏幕，计算机内的集成块等均赖以表面改性，薄膜或涂覆技术才能实现，生物工程中髋关节的表面修补，用超高密度高分子聚乙烯上再镀钴铬合金，寿命达15-25年，用羟基磷灰石粒子与金属Ni共沉积在不锈钢机体上，植入人体后具有良好的生物相容性。又如人造卫星的头部锥体和翼前沿，表面工程温度几千度，甚至10000摄氏度，采用了隔热涂层，防火涂层和抗烧蚀涂层等复合保护集体金属，才能保证其正常运行。 c)随着表面工程与科学的发展，表面工程的作用有了进一步的扩展，通过专门处理，根据需要可赋予材料及其制品具有绝缘，导电，阻燃，红外吸收及防辐射，吸收声波，吸声防噪，防沾污性等多种特殊功能，也可为高新技术及其制品的发展提供一系列新型表面材料，如金刚石薄膜，超导薄膜，纳米多层膜，纳米粉，末碳60，非晶态材料等。 d)随着人们生活水平的提高及工程美学的发展，表面工程在金属及非金属制品表面装饰作用也更引入注目和得到明显的发展。 4、表面工程的主要任务 表面工程应用与诸多行业，但基本类别如下： a)提高金属材料抵御环境作用的能力，如提高材料及其制品耐腐蚀，抗高温氧化，耐磨减磨，润滑及抗疲劳性能等，从而延长其使用寿命。 b)根据需要，赋予材料及其制品表面机械功能，物力功能和多种特殊功能，声光磁电转换及存储记忆的功能：制造特殊新型材料及复层金属板材。 c)赋予金属或非金属制品表面光泽的色彩，图纹，优美外观。 d)实现特定的表面加工来制造构件，零件和元器件等 e)修复磨损或腐蚀损坏的零件：挽救加工超差的产品。实现再制造工程 5、展望 表面工程尽管功夫立足于表面，但实现的是金属材料整体性能提升的效果，在今后研究各类材料表面的失效机理与表面工程技术的应用理论问题时也可以开发新的表面工程技术，例如把“表面与整体”视为一个系统，进行现代化表面工程设计，将获取更大的经济效益。 同时表面工程可拓展应用于非金属材料，非金属材料的特点是密度小，抗腐蚀性优良，抗氧化，具有电绝缘性，不怕潮，稳定性好，形成工艺简单。主要有塑料、橡胶纤维、陶瓷、石英、聚乙烯、聚氯乙烯、有机玻璃、玻璃等，来源十分广泛。在科学技术和工业生产上，非金属材料已在越来越多的领域中应用。若非金属材料表面金属化就改变了其不耐磨，不导电，不导热，不易焊接和易变性的特点，那非金属的应用将会更加广泛，可以替代某些金属物质，而且性能比金属制品更优越。 |
