材料表面与薄膜技术

第1章表面技术概论
1.1表面技术的涵义 1
1.1.1一般的涵义 1
1.1.2广泛的涵义 1
1.1.3表面技术与工程实施的目的 3
1.2表面技术的分类 3
1.2.1表面覆盖技术 4
1.2.2表面改性技术 6
1.2.3复合表面处理技术 7
1.2.4表面加工技术 8
1.2.5表面分析和测试技术 8
1.2.6表面工程设计技术 8
1.3表面技术的应用 8
1.4表面技术的发展 10
习题 11
参考文献 11
第2章表面科学的概念和理论
2.1固体材料及其表面 12
2.1.1理想表面 12
2.1.2清洁表面 12
2.1.3吸附表面 13
2.1.4固体的表面自由能和表面张力 14
2.1.5表面偏析 14
2.1.6表面力场 15
2.1.7分子力场 15
2.2表面晶体学 16
2.2.1理想表面结构 16
2.2.2清洁表面结构 17
2.2.3实际表面结构 20
2.2.4半导体材料的表面吸附 22
2.3表面热力学 23
2.3.1固体的表面张力与表面能 23
2.3.2表面润湿与铺展 24
2.4表面动力学 27
2.4.1表面缺陷 27
2.4.2表面缺陷的形成和迁移 28
2.4.3表面扩散 30
2.4.4晶界扩散 30
2.4.5薄膜生长 31
习题 32
参考文献 33
第3章薄膜气相沉淀技术
3.1薄膜及其制备方法 34
3.1.1薄膜的定义 34
3.1.2薄膜的特征 34
3.1.3薄膜的形成过程 36
3.1.4薄膜的种类和应用 38
3.2真空技术基础 39
3.2.1真空度量单位 39
3.2.2真空区域的划分 40
3.2.3真空的获得 41
3.2.4真空的测量 45
3.3真空蒸镀 48
3.3.1真空蒸镀原理 48
3.3.2真空蒸镀技术 52
3.3.3真空蒸镀的应用 55
3.4溅射镀膜 55
3.4.1溅射镀膜的原理 55
3.4.2溅射类型 59
3.4.3溅射镀膜的应用 63
3.5离子镀 64
3.5.1离子镀的基本原理 64
3.5.2离子束溅射清洗与轰击加热 65
3.5.3离子轰击效应 66
3.5.4离子镀膜的优势 66
3.5.5衬底负电势的实现 67
3.5.6离子镀控制因素 69
3.5.7离子镀应用 70
3.6化学气相沉积 74
3.6.1CVD工艺过程 75
3.6.2CVD的热力学 动力学 质量传输基础 76
3.6.3CVD过程涉及的化学反应原理 80
3.6.4现有CVD技术 81
3.6.5CVD工艺控制因素 86
3.6.6CVD设备 88
3.6.7CVD技术的优势与不足 89
3.7分子束外延 89
3.7.1分子束外延的特点 89
3.7.2分子束外延的原理 90
3.7.3分子束外延设备 92
3.7.4影响分子束外延的因素 93
3.7.5分子束外延的应用 94
3.8离子束合成膜技术 98
3.8.1直接引出式离子束沉积 99
3.8.2质量分离式离子束沉积 99
3.8.3簇团离子束沉积 101
3.8.4离子束溅射沉积 102
3.8.5离子束辅助沉积 102
习题 105
参考文献 105
第4章表面改性技术
4.1金属表面形变强化 108
4.1.1滚压强化工艺 108
4.1.2喷丸强化工艺 110
4.1.3孔挤压强化工艺 114
4.2表面热处理 117
4.2.1传统表面热处理技术 118
4.2.2新型表面热处理技术 120
4.3金属表面化学热处理 121
4.3.1氧化处理 122
4.3.2铝及铝合金的阳极氧化 126
4.3.3磷化处理 128
4.3.4铬酸盐处理 132
4.4电镀 134
4.4.1概述 134
4.4.2电镀基本原理 135
4.4.3电镀工艺 140
4.4.4单金属电镀 143
4.4.5合金电镀 144
4.4.6复合电镀 147
4.5电刷镀 149
4.5.1电刷镀原理和设备 149
4.5.2电刷镀溶液 150
4.5.3电刷镀工艺 151
4.6化学镀 152
4.6.1化学镀基本原理 152
4.6.2化学镀的特点 153
4.6.3化学镀镍 153
4.6.4化学镀铜 156
4.7电子束表面处理 157
4.7.1原理 157
4.7.2主要设备 158
4.7.3电子束表面处理的特点 158
4.7.4电子束表面改性的机理 159
4.7.5电子束表面改性工艺举例 160
4.7.6发展前景 162
4.8高密度太阳能表面处理 163
4.8.1原理 163
4.8.2主要设备 163
4.8.3高密度太阳能表面处理的特点 164
4.8.4高密度太阳能表面处理的主要工艺 164
4.8.5应用举例 165
4.8.6发展前景 166
4.9离子注入表面改性 166
4.9.1定义与原理 166
4.9.2主要设备 167
4.9.3离子注入金属表面的改性机理 168
4.9.4离子注入对材料表面性能的影响 169
4.9.5离子注入表面改性的特点 170
4.9.6应用举例 171
4.9.7发展前景 174
习题 174
参考文献 175
第5章表面涂覆技术
5.1涂料与涂装 177
5.1.1涂料与涂装的定义 177
5.1.2涂料的作用 177
5.1.3涂料的组成与分类 178
5.1.4涂装工艺 180
5.1.5工业涂装的分类 182
5.2热喷涂 183
5.2.1热喷涂技术的定义 183
5.2.2热喷涂技术的原理 184
5.2.3热喷涂材料 185
5.2.4热喷涂工艺 186
5.3电火花表面涂敷 189
5.4熔结 191
5.5热浸镀 193
5.5.1热浸镀定义 193
5.5.2热浸镀工艺 194
5.5.3热浸镀应用 195
5.6搪瓷涂敷 196
5.7陶瓷涂敷 197
5.7.1陶瓷涂层的分类和选用 198
5.7.2陶瓷涂层的工艺及其特点 198
5.8塑料涂敷 200
5.8.1塑料涂敷定义 200
5.8.2塑料涂敷分类 200
习题 202
参考文献 202
第6章表面分析与表征技术
6.1涂层厚度测量 203
6.1.1非破坏法 203
6.1.2破坏法 207
6.2微观结构表征 209
6.2.1扫描电子显微镜 209
6.2.2透射电子显微镜 210
6.2.3原子力显微镜 211
6.2.4X射线衍射 212
6.3成分表征 212
6.3.1X射线谱仪 212
6.3.2X射线荧光分析 212
6.3.3透射电子显微镜 213
6.3.4红外光谱 213
6.3.5质谱仪 215
6.3.6光电子能谱 215
6.4结合强度 216
6.4.1涂层结合力的定性检测 216
6.4.2涂层结合力的定量检测 217
6.5韧性 222
6.6耐磨性 222
6.6.1旋转摩擦橡胶轮法 222
6.6.2落砂冲刷试验法 223
6.6.3喷砂冲击试验法 223
6.6.4往复运动磨耗试验法 223
6.6.5其他方法 223
6.6.6磨损量的评定及表示方法 224
6.7耐蚀性 224
6.7.1电化学法 224
6.7.2模拟浸泡法 228
6.7.3盐雾法 229
习题 232
参考文献 232