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先进表面技术及最新进展

更新时间:2025-01-08 工作计划 版权反馈
【摘要】:表面技术作为一种系统工程技术,其先进与否的评价方法应该采用系统工程方法论。我国的先进表面工程技术已在上述各方面成为赶超国际先进水平的重要前沿阵地。可以看出,先进表面工程技术内容的变化与高能束等先进表面加工处理技术、新材料及新器件的出现是密不可分的。图1-8 先进表面工程技术与传统表面处理技术之间的比较

表面技术作为一种系统工程技术,其先进与否的评价方法应该采用系统工程方法论。按照系统工程方法论的基本思想,所选择的表面处理技术和被处理的零件对象应作为整体系统来考虑,在此基础上进行最优分析、设计、制造及使用等。此外,这样的最优表面处理技术同其他系统相比,还要在材料性/价比、环境、应用领域及重要性等方面具有更好的综合效应。

先进表面工程技术是现代高新技术领域和绿色再制造工程的重要前沿,在高性能防护涂镀层和功能薄膜方面的应用广泛,仍在继续发展。另一方面,先进表面工程技术正在逐步发展成为新型材料如纳米材料、超硬薄膜材料等的制备技术,其中既有作为体材料的制备技术,如电铸成型、气相沉积特种材料(热解石墨、六方氮化硼)、喷射成型等,又有薄膜和微制造技术。薄膜和微制造技术的特征尺寸还在不断地向更低的尺度扩展,其结果是,微小特征尺度的先进表面工程技术正在逐步发展成为微/纳米技术的重要组成部分。我国的先进表面工程技术已在上述各方面成为赶超国际先进水平的重要前沿阵地。例如,在表面技术中,以纳米材料为基础,通过特定涂镀层工艺(如离子镀、等离子体技术、激光技术)对表面进行高性能强化、改性,或应用摩擦化学等理论在摩擦损伤表面原位形成自修复膜层的微/纳米涂镀层、纳米薄膜以及纳米减摩自修复等技术在我国已取得了良好的研究成果。在国内外有待进一步研究的先进表面工程技术实例有:各种功能薄膜材料(如透明导电膜、高耐热高绝缘高导热封装薄膜、磁记录功能膜、发光膜及MEMS微型器件膜等)、燃气轮机叶片等用各种防护涂层材料(如热障涂层和抗冲蚀涂层等)及其沉积制备技术,以及高性能、高质量、高效率、低成本刻蚀技术和装备等。

正如表面工程技术众多的分类一样,先进表面工程技术的内容也不是一成不变的,其内涵随着高新技术的发展而不断演变。以集成电路微细加工先进技术为例,液相沉积、液相化学刻蚀等“湿法技术”直到20世纪80年代初仍是主流工艺,而到了90年代,随着集成电路特征尺寸接近和进入纳米范围,气相沉积、等离子体刻蚀、载能束刻蚀等“干法技术”则成为主流工艺。同时,作为整个信息技术领域需要的配套,又发展了一大批高性能、高效率、低成本的微/纳米加工技术,因而薄膜技术和刻蚀技术从整体上构成了当代微细加工技术的主体。尽管先进表面工程技术的内容在不同时期有所变化,但总的方向都是采用远离平衡态镀膜技术、等离子体技术、激光技术、纳米技术或其复合技术,在其应用的各个方面达到节能、节材、降低成本、环保化、生态化、小型化、微型化、轻量化、便携化以及实用化。这类先进表面工程技术的共同优点是高的能量密度与低的总和功耗、低的沉积温度、低的内应力、良好的界面结合,这些优点都有利于提高表面层的综合性能。在学习和研究表面工程技术时,既要及时跟踪高新技术发展的需求,又要抓住其工艺原理,从而不断研究开发具有优良性能的新型涂层及薄膜材料。

为了便于了解现今几类先进表面技术如功能薄膜技术、表面微细加工技术、新型微/纳米涂镀层技术以及复合表面处理技术的内涵及原理,图1-8示出了先进表面工程技术与传统表面处理技术之间的比较。可以看出,先进表面工程技术内容的变化与高能束等先进表面加工处理技术、新材料及新器件的出现是密不可分的。(www.xing528.com)

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图1-8 先进表面工程技术与传统表面处理技术之间的比较

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