一、气相沉积技术二、高能束表面处理一、气相沉积技术1.气相沉积技术原理、分类定义-在基体上形成功能膜层的技术，也称作干镀。分类-膜层形成机理可分为2.物理气相沉积原理、装置及工艺(1)真空蒸镀定义-在真空条件下，用加热蒸发的方法使镀料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。步骤-清洁基材表面→蒸发源加热镀膜材料→材料蒸发或升华成蒸气→蒸气在基材表面凝聚成膜。原理-在高真空中，镀料气化（升华）。基体设在蒸气流上方，且温度相对较低，则蒸气在基体上形成凝固膜。设备891011真空蒸镀膜性质大多数呈晶态，尺寸10~100nm；膜层与基体的结合主要为机械结合；形貌取决于膜层材料的特性、基体材料及操作时基体的温度；常用的蒸镀材料有:铬、铜、金、铝、氧化硅、锡、锑、三硫化锑等。(2)溅射镀膜定义-在真空室中，用荷能粒子轰击靶材，使其原子获得能量而溅出进入气相，并在工件表面沉积成膜。荷能粒子一般为离子。步骤-靶面原子溅射→溅射原子向基片迁移→沉积成膜。常用方法二极溅射射频溅射射频：指频率低于6×1012的电振荡频率磁控溅射三极溅射溅射镀膜应用机械功能膜：耐摩、减摩、耐热、抗蚀等强化膜，固体润滑薄膜；物理功能膜：电气、磁学、光学等；装饰膜。(3)离子镀膜定义-在真空条件下，由惰性气体辉光放电使气体或被蒸发物质部分离子化，离子经电场加速后对带负电荷的基体轰击，同时将蒸发物或反应物沉积成膜。镀料蒸发方式-电阻加热、电子束加热、等离子束加热、高频感应加热等。离化方式-辉光放电型、电子束型、热电子型、等离子电子束型等。原理工件为阴极，阳极兼作蒸发源。抽真空10-3~10-4Pa，充氩气至10-2~1Pa，加几百至几千伏直流电压，氩离子轰击清洗基片，接通交流电，膜料蒸发且电离或激发，正离子轰击基片，中性粒子沉积成膜。常用离子镀膜方法空心阴极离子镀多弧离子镀磁控溅射离子镀活性反应离子镀离子镀膜应用表面强化镀层：耐磨镀层、耐蚀镀层、润滑镀层；装饰镀层；特殊功能镀层。3.化学气相沉积原理、装置及工艺定义-通过热化学反应产生的气相在工件表面沉积成膜的方法。设备-特点可以制备多种单质/化合物/氮化物或不同组分的薄膜；可以在较宽的范围内获得具有可控成分的覆层；薄膜的沉积温度可以低于其本身的熔点。分类29303132一、气相沉积技术二、高能束表面处理二、高能束表面处理1.高能束表面改性概述高能束-激光束、电子束、离子束。表面改性-获得与基体的组织、性能不同的材料表面。高能束加热和冷却速度极高-微晶或非晶制备。离子注入-把异类原子引入表面层-表面合金化。2.激光表面处理概述及其分类概述：金属对激光的吸收——部分反射,部分吸收；吸收能量——电子跃迁；吸收率与波长、温度、金属表面自身性质有关；激光与金属作用的类型：热作用、力作用、光作用。分类：不改变基材表面成分3839404142434445463.电子束表面处理及热过程原理电子束表面改性方法①电子束淬火；②电子束表面合金化；③电子束覆层；④制造非晶态层；此外，电子束蒸镀、溅射也应属于电子束的改性范畴。4.离子注入原理、装置及应用原理-把所需的离子（如N、C、O、Cr、Ni、Ti等元素离子）加速至几万甚至百万电子伏特能量，并注入金属材料表层。离子注入强化机理①固溶强化；②细晶强化；③晶格损伤强化；④弥散强化；⑤晶格变换效应；⑥压应力效应(喷丸强化)。离子注入特点①靶材与注入元素不受限制；②不受温度限制；③不受固溶度、扩散系数、结合力限制；④可精确控制掺杂数量、深度与位置；⑤横向扩散可忽略，深度均匀；⑥不改变工件尺寸；⑦缺点：设备昂贵，成本较高，在真空中处理。1）简述材料表面工程在材料科学研究中的重要性；2）针对石油装备材料表面改性及强化的研究方法，对其工作原理及应用进行论述；3）结合课题方向，简述学习《材料表面工程》这门课的心得体会；4）篇幅要求：20页（1.5万字左右）。