《表面工程学》课程教学大纲
课程代码：050241002
课程英文名称：Surface engineering
课程总学时：56 讲课：56 实验：0 上机：0 适用专业：金属材料工程 大纲编写（修订）时间：2012.7
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
1．课程地位：表面工程学是必修、专业学位课。
2．教学目标：通过本课程的学习使学生了解现代表面技术基本知识。掌握有关材料表面的基本概念和某些重要理论，对现代表面技术的形成、分类、涵义和内容有一定深度的了解。通过一些典型的表面技术来了解其主要设备、技术路线、工艺实施、分析检验和具体应用等，从而使学生对现代表面技术的形成、现状和发展有基本的了解。目标是培养学生的创新创业能力，激发学生对科学研究或创造发明的浓厚兴趣，全面提升学生的工程素质和实践能力，为学习其它有关专业课程和将来从事生产技术工作奠定必要的理论基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
1.知识方面的基本要求：
掌握表面工程学的定义和内涵、表面工程技术的特点与意义、表面工程技术的分类。 掌握典型固体表面与界面和表面晶体结构、表面扩散、表面能及表面张力、固体表面的吸附、固体表面的润湿性。掌握金属腐蚀原理和防护技术，材料磨损原理及其耐磨性。
掌握表面工程技术的预处理工艺。
掌握表面淬火技术的原理与特点；掌握感应加热淬火技术、火焰加热表面淬火技术、激光淬火、电子束淬火技术、电阻加热表面淬火技术、表面形变强化技术的原理；了解几种典型表面淬火工艺的特点。
掌握热扩渗技术的基本原理；掌握热扩渗工艺的分类、等离子体热扩渗。
掌握电镀、化学镀的基本原理与工艺；掌握常用单金属电镀、合金电镀、复合镀技术。 掌握磷化、铬酸盐钝化膜；掌握转化膜的基本特性及用途、化学氧化、草酸盐钝化、电化学氧化、着色技术。
掌握涂料的基本组成及其作用、涂料成膜机理、涂装材料；掌握涂装工艺与设备。 掌握物理气相沉积方法中蒸发镀、溅射镀和离子镀的原理及特点；掌握各类化学气相沉积方法的原理及特点；了解分子束外延制膜方法。
掌握常用工业激光器及激光加工系统、激光表面改性技术；了解离子束表面改性技术、电子束表面改性技术的特点及应用。
了解常用微细加工技术、纳米工艺、生物芯片技术。 了解溶胶一凝胶工艺、搪瓷涂覆技术、粘涂技术。 2.能力方面的基本要求
培养学生的创新创业能力，激发学生对科学研究或创造发明的浓厚兴趣，全面提升学生的工程素质和实践能力。能够根据工程需要，快速、有效、经济地选择相应的表面工程技术或几种技术的组合，选择所用材料和制定最佳工艺来解决工程问题，并具有研究与开发表面工程新技术的能力。
3.技能方面的基本要求
掌握各种设备的结构和原理及操作规程，同时在原有设备的基础上，能够初步对设备进行改造和更新，不断完善工艺规程。 （三）实施说明
根据素质教育的要求，在大纲实施中除了教授学生掌握书本理论知识外，还要注意教授学生学会分析、解决问题的方法。处理好重点与难点，将各种生产中的实际应用纳入教学过程，使学生能够利用所学知识解决实际问题。在教学方法上，要注意现代教学手段与理念的应用，教与学的互动，做到讲授、讨论、有机结合。通过讨论和作业，重点巩固学生运用知识的能力，利用讨论和作业教学强化学生的观察分析能力，通过以讲授教材为主，辅之作业、讨论、答疑来达到教学大纲要求。
（四）对先修课的要求
学习本课程前学生应先修完《物理化学》、《材料科学基础》、《材料性能学》、《热处理原理与工艺》等课程，可为后续毕业设计提供理论指导。 （五）对习题课、实践环节的要求
适量、适当的习题可以检验学生对所学内容的掌握程度，使授课教师及时了解教学效果，对教师组织下一步的教学工作，改进教学方法具有直接帮助作用。同时，还可督促学生熟悉掌握所学内容。
（六）课程考核方式 1.考核方式：考试
2.考核目标：培养学生理论联系实际以及开拓创新的能力，为学习其它有关专业课程和将来从事生产技术工作奠定必要的理论基础。
3.成绩构成：本课程的总成绩主要由两分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占30%，期末考试成绩占70%。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；平时成绩不及格者取消考试资格。 （七）主要参考数目：
《表面工程学》 曾晓雁编，机械工业出版社，出版日期2009.6
二、中文摘要：
表面工程学包括表面工程技术的物理、化学基础、表面预处理工艺、表面淬火和表面形变强化技术、热扩渗、热喷涂、喷焊与堆焊技术、电镀和化学镀、转化膜与着色技术、 涂装技术、气相沉积技术、高能束表面改性技术、表面微细加工技求等基本知识。使学生初步掌握各种表面工程技术的基本特点，能够根据工程需要，快速、有效、经济地选择相应的表面工程技术或几种技术的组合，选择所用材料和制定最佳工艺来解决工程问题，并具有研究与开发表面工程新技术的能力。
三、课程学时总体分配表
序号 1 1.1 1.2 1.3 2 2.1 2.2 绪论 表面工程学的定义和内涵 表面工程技术的特点与意义 表面工程技术的分类 表面工程技术的物理、化学基础 典型固体表面与界面和表面晶体结构 材料磨损原理及其耐磨性 教学内容 学时 2 5 5 2 2 讲课 2 2 实验 上机 2.3 3 3.1 3.2 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 5 5.1 5.2 5.3 6 6.1 6.2 6.3 7 7.1 7.2 7.3 7.4 8 8.1 8.2 8.3 8.4 9 9.1 9.2 9.3 9.4 10 金属腐蚀原理和防护技术 表面工程技术的预处理工艺与作业环境 表面预处理工艺 表面工程技术的作业环境 表面淬火和表面形变强化技术 表面淬火技术的原理与特点 感应加热淬火技术 火焰加热表面淬火技术 激光淬火与电子束淬火技术 电阻加热表面淬火技术 表面形变强化技术的原理 热扩渗 热扩渗技术的基本原理 热扩渗工艺的分类 等离子体热扩渗 热喷涂、喷焊与堆焊技术 热喷涂的原理、分类和特点 热喷焊工艺与特点 堆焊工艺及特点 电镀和化学镀 电镀的基本原理与工艺 单金属电镀、合金电镀 化学镀的基本原理与工艺 复合镀技术 转化膜与着色技术 转化膜的基本特性及用途 磷化、铬酸盐钝化膜 着色技术 化学氧化、草酸盐钝化、电化学氧化 涂装技术 涂料的基本组成及其作用 涂料成膜机理 涂装材料 涂装工艺与设备 气相沉积技术 2 6 4 4 4 6 4 10 6 1 2 2 6 1 1 2 2 4 1 2 1 4 2 1 1 4 1 1 1 1 6 1 2 1 2 4 2 2 10 5 3 2 6 1 2 2 1 10.1 物理气相沉积 10.2 化学气相沉积 10.3 分子束外延制膜方法 11 高能束表面改性技术 11.1 常用工业激光器及激光加工系统 11.2 激光表面改性技术 11.3 离子束表面改性技术 11.4 电子束表面改性技术的特点及应用 12 表面微细加工技求 2 1 合计 56 2 2 1 1 56 12.1 常用微细加工技术 12.2 纳米工艺 12.3 生物芯片技术 13 其它表面工程技术 13.1 溶胶一凝胶工艺 13.2 搪瓷涂覆技术 13.3 粘涂技术 四、教学内容及基本要求
第1部分 绪论
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0 具体内容：
1.1表面工程学的定义和内涵 1.2表面工程技术的特点与意义 1.3表面工程技术的分类
第2部分 表面工程技术的物理、化学基础
总学时(单位：学时):5 讲课:5 实验:0 上机:0 具体内容：
2.1典型固体表面与界面和表面晶体结构（讲课:2） 2.2材料磨损原理及其耐磨性（讲课:2） 2.3金属腐蚀原理和防护技术（讲课:1） 重点：
1． 典型固体界面 2． 磨损失效类型 难点：
1. 固相宏观成分差异形成的界面 2. 磨损失效类型 习题内容：
典型固体界面、磨损和腐蚀方面的论述题 第3部分 表面工程技术的预处理工艺与作业环境
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0 具体内容:
3.1表面预处理工艺 3.2表面工程技术的作业环境 重点：
1. 表面预处理工艺
2. 表面工程技术的作业环境 难点：
表面预处理工艺 习题内容：
表面预处理工艺论述题。
第4部分 表面淬火和表面形变强化技术
总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 具体内容:
4.1表面淬火技术的原理与特点（讲课:1） 4.2感应加热淬火技术（讲课:1） 4.3火焰加热表面淬火技术（讲课:2）
4.4激光淬火与电子束淬火技术 4.5电阻加热表面淬火技术（讲课:2） 4.6表面形变强化技术的原理 重点：
1．感应加热淬火技术
2．表面形变强化技术的原理 难点：
感应加热淬火技术 习题内容：
几种典型表面淬火工艺特点的比较
第5部分 热扩渗
总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 具体内容：
5.1热扩渗技术的基本原理（讲课:1）
5.2热扩渗工艺的分类（讲课:2） 5.3等离子体热扩渗（讲课:1） 重点：
1．热扩渗技术的基本原理 2．等离子体热扩渗 难点：
1．热扩渗技术的基本原理 2．等离子体热扩渗 习题内容：
几种热扩渗工艺特点的比较 第6部分 热喷涂、喷焊与堆焊技术
总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 具体内容:
6.1.热喷涂的原理、分类和特点（讲课:2） 6.2热喷焊工艺与特点（讲课:1） 6.3堆焊工艺及特点（讲课:1） 重点：
1. 热喷涂的原理、分类和特点 2. 热喷焊工艺与特点 难点：
热喷涂的原理、分类和特点 习题内容：
热喷涂、喷焊与堆焊技术的比较 第7部分 电镀和化学镀