Объекты и методы инженерии поверхности.
Инженерия поверхностей – модифицирование поверхностей изделий, создающее на ней композиционный материал со свойствами, отличающимися от свойств основного материала.
Функциональные поверхности (ФП) – направленно модифицированные для определенных приложений поверхности твердых тел. Разработкой и изучением ФП занимается инженерия поверхности (ИП), которая посвящена синтезу, исследованию и применению покрытий и др. модифицированных поверхностей.
ФП разделяют по характеру формирования на диффузионные (градиентные), наслоенные (покровного типа) и смешанные; по характеру применения: износостойкие, антифрикционные, коррозионностойкие, жаростойкие, электрорезистивные, биосовместимые, оптические и т.д.
Современные методы изучения ФП: пробоподготовка и обработка результатов.
Основные характеристики функциональных поверхностей.
ФП разделяют по характеру формирования на диффузионные (градиентные), наслоенные (покровного типа) и смешанные; по характеру применения: износостойкие, антифрикционные, коррозионностойкие, жаростойкие, электрорезистивные, биосовместимые, оптические и т.д.
Параметры Ф.П.: толщина, напряженное состояние, химический состав, фазовый состав, адгезионная/когезионная прочность, а также функциональные (специальные) свойства, например износостойкость или коэффициент отражения.
Почему поверхностные слои твердых тел отличается по структуре и свойствам от объема?
Поверхность – особый род дефекта ТВ. Тела. Появление поверхности разрушает периодичность в одном из направлений, что приводит к: - структурным изменениям в поверхностном слое и - Появлению локализованных электронных и колебательных состояний.
С этой точки зрения поверхность представляет собой пример структур с пониженной размерностью.
Поверхностный слой – тонкий слой вещества (до 100 нм) близ поверхности соприкосновения двух фаз (тел, сред), отличающийся по свойствам от вещества в объеме фаз. Особые свойства поверхностных слоев обусловлены сосредоточенным в нем избытком свободной энергии, а так же особенностями его строения и состава.
Толщина П.с. зависит от разности плотностей фаз, интенсивности и типа межмолекулярных взаимодействий в граничной зоне, температуры, давления, химических потенциалов и др. термодинамических параметров системы. В одних случаях она не достигает толщины мономолектулярного слоя, в других – достигает десятков и сотен молекулярных размеров. Адсорбционное, хемосорбционное и химическое воздействие на п.с. твердого тела могут вызвать его лиофилизацию (несмачивание) или лиофобизацию (смачивание), привести к понижению прочности (эффект Ребиндера) или, наоборот, повысить механические характеристики.
Основные количественные параметры шероховатости поверхности по гост 2789-73.
Шероховатость – совокупность микронеровностей, образующих рельеф поврехности.
Шероховатость определяют по ее профилю, который представляет собой линию пересечения поверхности поверхности виртуальной (воображаемой) перпендикулярной плоскостью. При этом вводится понятие длины базовой линии (базовой длины), по которой определяются количественные параметры шераховатости.
Количественно шероховатость поверхности оценивают следующими основными параметрами (одним или несколькими): средним арифметическим отклонением профиля Ra, высотой неровностей профиля по 10 точкам Rz, наибольшей высотой неровностей профиля Rmax, средним шагом неровностей Sm, средним шагом неровностей по вершинам S, относительной опорной длиной профиля tp.
