本書是普通高等教育材料成形及控制工程專業(yè)改革教材之一。書中介紹了表面熱處理、表面形變強(qiáng)化、電鍍與化學(xué)鍍、熱擴(kuò)滲、熱噴涂與噴焊、涂裝技術(shù)、轉(zhuǎn)化膜與著色技術(shù)、氣相沉積、表面微納制造技術(shù)、高能束技術(shù)以及其他表面工程技術(shù)。本書兼顧基礎(chǔ)知識與學(xué)科前沿，在有限的篇幅內(nèi)對“表面工程學(xué)”的內(nèi)涵進(jìn)行了拓寬，更加豐富、全面地反映出表面工程技術(shù)的特點，涉及了材料學(xué)、材料加工工程、物理、化學(xué)、冶金、機(jī)械、電子與生物等學(xué)科領(lǐng)域，題材廣泛，內(nèi)容豐富。
本書可作為高等院校材料學(xué)、材料加工工程、材料物理、材料化學(xué)等專業(yè)的本科生、研究生教材，也可供相關(guān)專業(yè)的師生和有關(guān)工程技術(shù)人員參考。
光陰荏苒，歲月如梭�！侗砻婀こ虒W(xué)》出版一晃15年過去了。
在此期間，本書先后重印了14次，在教學(xué)與科研中發(fā)揮了一定的作用。然而，這十多年也是表面工程技術(shù)飛速發(fā)展的時期，許多表面工程技術(shù)通過升級換代，已經(jīng)今非昔比。部分表面工程技術(shù)在許多領(lǐng)域甚至從原來的輔助作用變?yōu)闆Q定性作用。特別令人欣慰的是，高等院校越來越重視表面工程技術(shù)的教學(xué)與科研，許多院校將其從原來的選修課升級為主干必修課程，因此對相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容要求越來越高。在這一形勢下，應(yīng)機(jī)械工業(yè)出版社的要求，對原來的《表面工程學(xué)》版本進(jìn)行修改、補(bǔ)充、完善，添加新的表面工程技術(shù)及其應(yīng)用，具有重要的意義和價值。
由于第1版至今歷時較長，原來編者隊伍中，少數(shù)專家已經(jīng)退休或者工作崗位發(fā)生了變化。因此，我們在第2版中對作者隊伍進(jìn)行了少量的調(diào)整，新邀請了幾位表面工程技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的知名專家對原有版本進(jìn)行修訂，以確保對新的表面工程技術(shù)及其發(fā)展有比較準(zhǔn)確的描述。另一方面，由于表面工程技術(shù)領(lǐng)域涉及面較寬，各種技術(shù)本身的發(fā)展也是不均衡的。一些技術(shù)發(fā)展相對較慢，另外一些技術(shù)發(fā)展的活躍程度（例如激光表面工程技術(shù)）則遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他一些技術(shù)，因此相應(yīng)的修改幅度也就更大一些。本書修訂時，特別新增了近十多年來發(fā)展迅速的表面工程新技術(shù)，如激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)、納米壓印技術(shù)、微弧氧化技術(shù)等，對一些表面工程技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行了增補(bǔ)。還增加了一些從表面工程領(lǐng)域發(fā)展起來的新技術(shù)，如激光3D打印金屬零部件技術(shù)等。由于原來的第十二章增補(bǔ)的內(nèi)容較多，為了維持各章的平衡，將其分為第十二、第十三章共兩章撰寫。
本次修訂工作分工如下：第一章至第四章、第十三、十四章主要由華中科技大學(xué)武漢光電國家實驗室曾曉雁教授修訂，其中第四章的激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)部分由中航工業(yè)集團(tuán)625所的鄒世坤研究員新增，第十三章第四節(jié)由清華大學(xué)材料學(xué)院鐘敏霖教授、龍江游博士新增。第五章由原武漢材料保護(hù)研究所陶錫麒研究員修訂。第六章由武漢理工大學(xué)程旭東教授修訂。第七章由武漢大學(xué)林安教授修訂。第八章由武漢材料保護(hù)研究所李新立研究員、霍冬枝高級工程師修訂，其中微弧氧化一節(jié)由曾曉雁教授補(bǔ)充。第九章由北京電鍍協(xié)會總工程師李家柱教授級高級工程師修訂。第十章由華中科技大學(xué)吳懿平教授修訂。第十一章由曾曉雁和華中科技大學(xué)王鄧志副教授共同修訂。第十二章由曾曉雁教授和華中科技大學(xué)段軍教授共同修訂。全書由曾曉雁教授統(tǒng)稿。
由于時間倉促，編者的知識水平與能力有限，書稿中存在一些問題在所難免，歡迎各位專家、師生提出寶貴意見。
編者于武漢華中科技大學(xué)校園為了適應(yīng)國家教育改革形勢的發(fā)展，根據(jù)教育部最新頒布的新的專業(yè)目錄，全國大部分工科院校已將原熱加工專業(yè)的鑄造、焊接、鍛壓、熱處理四個專業(yè)合并為材料成形及控制工程大專業(yè)。1998年12月，教育部熱加工專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會在哈爾濱召開年會，探討了專業(yè)改造和教材建設(shè)的問題。
推行專業(yè)改革，為社會培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、知識結(jié)構(gòu)全面的棟梁之材，在很大程度上取決于教材建設(shè)。教育部頒布新的專業(yè)目錄已兩年多，經(jīng)過這一階段的摸索和探討，對材料成形及控制工程專業(yè)的改造和教材建設(shè)，各高校觀點和方法逐漸趨于大同，在這個基礎(chǔ)上，編寫一套普通高等教育材料成形及控制工程專業(yè)系列教改教材是適時的。為此，機(jī)械工業(yè)出版社成立了以華中科技大學(xué)為牽頭單位的系列教改教材編審委員會，共同組織編寫材料成形及控制工程專業(yè)系列教材。
近二十年來，隨著表面工程技術(shù)在各個工業(yè)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，人們對表面工程學(xué)知識的認(rèn)識也在不斷深化。特別是近幾年來，高等院校各學(xué)科、專業(yè)向?qū)捒趶交较蛘{(diào)整以后，表面工程學(xué)的內(nèi)涵顯然不能再局限于“金屬材料的表面工程”“陶瓷材料的表面工程”或者少數(shù)幾種表面工程技術(shù)之上了，而必須更加豐富、全面地反映表面工程技術(shù)的特點。
華中科技大學(xué)自1995年起面向材料學(xué)專業(yè)及材料加工工程專業(yè)的本科生、研究生開設(shè)了“表面工程學(xué)”課程，受到了學(xué)生們的普遍歡迎。機(jī)械、動力、地質(zhì)、化學(xué)、物理等專業(yè)的學(xué)生也常選修此課。
本書是在多年教學(xué)實踐基礎(chǔ)上，參考國內(nèi)外有關(guān)書籍與文獻(xiàn)編寫而成的。參編的作者都是正在從事某一領(lǐng)域表面工程技術(shù)研究、熟悉本領(lǐng)域中學(xué)術(shù)發(fā)展最新動態(tài)的中青年學(xué)者。然而，表面工程技術(shù)題材太廣泛， 內(nèi)容太豐富，每一種技術(shù)都可以寫成厚厚的專著。因此，我們在編寫時盡量注意兼顧基礎(chǔ)知識與學(xué)科前沿，力爭在有限的篇幅內(nèi)使讀者能夠?qū)Ω鞣N表面工程技術(shù)有一個基本的了解。書后的參考文獻(xiàn)也為讀者進(jìn)一步深入掌握有關(guān)技術(shù)提供了信息。
本書第一章至第四章、第十一章、第十三章由華中科技大學(xué)曾曉雁教授編寫，第五章由機(jī)械科學(xué)研究院武漢材料保護(hù)研究所陶錫騏高工編寫，第六章由武漢理工大學(xué)(原武漢工業(yè)大學(xué))潘牧教授編寫，第七章由機(jī)械科學(xué)研究院武漢材料保護(hù)研究所熊剛研究員編寫，第八章由武漢材料保護(hù)研究所王菊榮高工編寫，第九章由武漢材料保護(hù)研究所李新立研究員編寫，第十章和第十二章由華中科技大學(xué)的吳懿平教授編寫。
華中科技大學(xué)的宋武林教授
序言
第2版前言
第1版前言
第一章緒論1
第一節(jié)表面工程學(xué)的定義和內(nèi)涵1
第二節(jié)表面工程技術(shù)的特點與意義2
第三節(jié)表面工程技術(shù)的分類3
參考文獻(xiàn)3
第二章表面工程技術(shù)的物理、化學(xué)
基礎(chǔ)5
第一節(jié)固體的表面與界面5
第二節(jié)材料磨損原理及其耐磨性15
第三節(jié)金屬腐蝕原理與防護(hù)技術(shù)25
參考文獻(xiàn)34
第三章表面工程技術(shù)的預(yù)處理工藝與
作業(yè)環(huán)境35
第一節(jié)表面預(yù)處理工藝35
第二節(jié)表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境41
參考文獻(xiàn)42
第四章表面淬火和表面形變強(qiáng)化
技術(shù)43
第一節(jié)表面淬火技術(shù)的原理與特點43
第二節(jié)感應(yīng)淬火技術(shù)45
第三節(jié)火焰淬火技術(shù)48
第四節(jié)激光淬火與電子束淬火技術(shù)49
第五節(jié)電阻加熱淬火技術(shù)53
第六節(jié)幾種典型表面淬火工藝的特點
比較53
第七節(jié)表面形變強(qiáng)化技術(shù)54
參考文獻(xiàn)59
第五章熱擴(kuò)滲60
第一節(jié)熱擴(kuò)滲技術(shù)的基本原理60
第二節(jié)熱擴(kuò)滲工藝的分類62
第三節(jié)氣體熱擴(kuò)滲工藝64
第四節(jié)液體熱擴(kuò)滲70
第五節(jié)固體熱擴(kuò)滲79
第六節(jié)等離子體熱擴(kuò)滲81
參考文獻(xiàn)86
第六章熱噴涂、噴焊與堆焊技術(shù)87
第一節(jié)熱噴涂技術(shù)87
第二節(jié)熱噴焊工藝與特點108
第三節(jié)堆焊工藝及特點112
參考文獻(xiàn)116
第七章電鍍和化學(xué)鍍117
第一節(jié)電鍍的基本原理與工藝118
第二節(jié)常用單金屬電鍍125
第三節(jié)合金電鍍130
第四節(jié)化學(xué)鍍133
第五節(jié)復(fù)合鍍技術(shù)138
第六節(jié)非金屬電鍍140
第七節(jié)電鑄成形技術(shù)141
第八節(jié)電鍍層的質(zhì)量評價144
第九節(jié)電鍍的發(fā)展趨勢145
第十節(jié)電鍍工程上的廢水處理新技術(shù)149
參考文獻(xiàn)149
第八章轉(zhuǎn)化膜與著色技術(shù)151
第一節(jié)轉(zhuǎn)化膜的基本特性及用途151
第二節(jié)磷化152
第三節(jié)鉻酸鹽鈍化膜155
第四節(jié)化學(xué)氧化158
第五節(jié)草酸鹽鈍化159
第六節(jié)電化學(xué)氧化159
第七節(jié)微弧氧化工藝165
第八節(jié)著色技術(shù)167
第九節(jié)轉(zhuǎn)化膜與著色技術(shù)的發(fā)展趨勢172
參考文獻(xiàn)175
第九章涂裝技術(shù)177
第一節(jié)涂料的基本組成及其作用178
第二節(jié)涂料成膜機(jī)理182
第三節(jié)涂裝材料183
第四節(jié)涂裝工藝與裝備194
第五節(jié)幾種典型產(chǎn)品涂裝201
第六節(jié)涂膜質(zhì)量評價204
第七節(jié)涂裝技術(shù)的發(fā)展趨勢205
參考文獻(xiàn)206
第十章氣相沉積技術(shù)207
第一節(jié)物理氣相沉積技術(shù)的原理與
特點207
第二節(jié)化學(xué)氣相沉積技術(shù)的原理與
特點227
第三節(jié)分子束外延制膜方法234
參考文獻(xiàn)237
第十一章高能束表面工程技術(shù)238
第一節(jié)常用工業(yè)激光器、激光表面工程
技術(shù)與裝備238
第二節(jié)激光熔覆與合金化技術(shù)249
第三節(jié)激光微納制造技術(shù)260
第四節(jié)離子束表面改性技術(shù)266
第五節(jié)電子束表面改性技術(shù)的特點及
應(yīng)用277
參考文獻(xiàn)278
第十二章表面微納制造技術(shù)280
第一節(jié)常用微納制造技術(shù)——光刻
工藝281
第二節(jié)電子束微納制造工藝288
第三節(jié)離子束和等離子體微納制造
技術(shù)289
第四節(jié)激光微納制造技術(shù)297
第五節(jié)納米壓印技術(shù)317
第六節(jié)微納制造工藝技術(shù)總結(jié)318
參考文獻(xiàn)319
第十三章表面微納制造技術(shù)的典型
應(yīng)用案例321
第一節(jié)集成電路芯片制造321
第二節(jié)微機(jī)電系統(tǒng)和納機(jī)電系統(tǒng)323
第三節(jié)納米技術(shù)327
第四節(jié)生物芯片技術(shù)329
第五節(jié)激光制備微結(jié)構(gòu)陣列改變材料
表面超疏水性能331
第六節(jié)激光清洗技術(shù)335
參考文獻(xiàn)337
第十四章其他表面工程技術(shù)338
第一節(jié)溶膠凝膠工藝338
第二節(jié)搪瓷涂覆技術(shù)342
第三節(jié)粘涂技術(shù)348
參考文獻(xiàn)353
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