本書按照表面工程新興學科的體系，較為全面系統(tǒng)地介紹了表面工程的理論與技術(shù)。在表面工程理論部分重點闡述了表面覆層的形成與結(jié)合機理；在表面工程技術(shù)部分介紹了多種實用表面工程技術(shù)的基本原理、設備和工藝；在表面工程技術(shù)的綜合運用部分重點闡述了復合表面技術(shù)及其設計、技術(shù)經(jīng)濟分析等內(nèi)容。本書突出表面工程學科“綜合、復合、交叉、系統(tǒng)”的特色，重視反映復合表面技術(shù)、納米表面技術(shù)等最新進展，強調(diào)理論密切聯(lián)系生產(chǎn)實際。
第1章概論
1．1表面工程的內(nèi)涵及功能
1．1．1表面工程
1．1．2表面工程的功能
1．2表面工程技術(shù)的分類
1．2．1表面改性
1．2．2表面處理
1．2．3表面涂覆
1．2．4復合表面工程技術(shù)
1．2．5納米表面工程技術(shù)
1．3表面工程的發(fā)展
1．3．1表面工程概念的提出
1．3．2表面工程發(fā)展的三個階段
1．4發(fā)展表面工程的意義
參考文獻
第2章表面覆層的形成與結(jié)合機理
2．1表面與覆層界面結(jié)合概述
2．1．1表面與界面
2．1．2覆層界面結(jié)合的類型
2．1．3覆層界面的結(jié)合性能與影響因素
2．2堆焊層的形成與結(jié)合
2．2．1覆層與基體的冶金結(jié)合
2．2．2覆層成分的控制
2．2．3熔合區(qū)的特點
2．2．4基材的受熱變質(zhì)
2．2．5焊接缺陷的控制
2．3熱熔融涂層的形成與結(jié)合
2．3．1熱噴涂涂層的形成
2．3．2熱噴涂層與基材的結(jié)合形式
2．3．3影響結(jié)合強度的主要因素
2．3．4提高涂層結(jié)合強度的措施
2．3．5熔結(jié)結(jié)合的特點
2．4鍍層的形成與結(jié)合
2．4．1金屬電沉積的反應步驟
2．4．2金屬的電結(jié)晶過程
2．4．3鍍層的結(jié)合及其影響因素
2．5氣相沉積層的形成與結(jié)合
2．5．1氣體與固體的相互作用
2．5．2薄膜的生長
2．5．3不同晶態(tài)的形成
2．5．4不同沉積方法的成膜及薄膜結(jié)構(gòu)特點
2．5．5薄膜的附著力及其影響因素
2．6黏涂層的形成與結(jié)合
2．6．1黏結(jié)的基本條件
2．6．2黏結(jié)現(xiàn)象的各種理論解釋
2．6．3黏涂層的形成機理
2．6．4黏結(jié)強度的影響因素與控制
參考文獻
第3章堆焊及熱噴涂技術(shù)
3．1堆焊技術(shù)
3．1．1堆焊技術(shù)概述
3．1．2堆焊合金的分類、應用及選擇
3．1．3堆焊合金的選擇原則與過渡形式
3．1．4堆焊方法
3．2熱噴涂技術(shù)
3．2．1概述
3．2．2氧一乙炔火焰噴涂與噴熔
……
第4張表面黏涂技術(shù)
第5章表面薄膜層技術(shù)
第6章表面熱處理及高能量密度表面處理技術(shù)
第7章表面工程技術(shù)設計
2．1．1表面與界面
在不均勻體系中至少存在有兩個性質(zhì)不同的相，各相并存必然有界面。兩相之間的界面不是一個幾何曲面，而是一個具有一定厚度和復雜結(jié)構(gòu)的準三維區(qū)域�？梢哉J為界面是由一個相到另一個相的過渡區(qū)域。常把界面區(qū)域作為另一個相來處理，稱為界面相或界面區(qū)。所謂表面實際上就是兩相之間的界面。習慣上，常把氣一固、氣一液界面稱為表面，而固一液、液一液、固一固之間的過渡區(qū)域稱為界面。
界面（表面）現(xiàn)象在自然界中隨處可見，從大腦皮層的信息交換、植物葉片的光合作用，到日常生活中的洗滌、印染、空氣凈化、水處理，無不充斥著各種各樣的界面過程。表面工程研究的界面問題，主要包括所用表面工程材料（如各種合金、陶瓷、高分子材料、復合材料、鍍液、涂料、膠黏劑、活性劑等）在覆層制備和表面改性中的界面行為，及材料表面在使用環(huán)境中的腐蝕、磨損等失效現(xiàn)象和機理。對于表面涂敷技術(shù)，側(cè)重于研究覆層的形成與結(jié)合機理。它涉及覆層制備中的各種物理化學現(xiàn)象，包括金屬材料的熔化結(jié)晶（或非晶化）、熔融合金化過程、電極過程、晶體結(jié)構(gòu)和缺陷、相變及塑性變形、覆層形成中的化學和電化學反應、高分子材料的固化反應、覆層成分和組織結(jié)構(gòu)與性能的關系等。
1．固體的表面
在以往很長的一段時問里，人們總是把固體的表面和體內(nèi)看成是完全相同的，但后來發(fā)現(xiàn)固體表面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)在很多方面與體內(nèi)有著較大差異。例如晶體內(nèi)部的三維平移對稱性在晶體表面消失了。所以，固體表面是晶體三維周期結(jié)構(gòu)與真空之間的過渡區(qū)域。這種表面實際上是理想表面，此外還有清潔表面、實際表面等。
�。�1）理想表面
理想晶體表面是一種理論上的結(jié)構(gòu)完整的二維點陣平面。它忽略了晶體內(nèi)部周期性勢場在晶體表面中斷時的影響，忽略了表面原子的熱運動、熱擴散、熱缺陷及外界對表面的物理一化學作用。這就是說，作為半無限的體內(nèi)的原子的位置及其結(jié)構(gòu)的周期性，與原來無限的晶體完全一樣。
同三維晶體結(jié)構(gòu)一樣，由二維晶格結(jié)構(gòu)描述理想晶體對于認識晶體的性質(zhì)也具有重要意義。二維晶格結(jié)構(gòu)只可能存在5種布喇菲格子、9種點群和17種二維空間群。
（2）清潔表面
相對于受污染表面而言，當表面吸附物的摩爾分數(shù)在單分子覆蓋層上為1％量級時，該表面一般稱為清潔表面。理想表面是不存在的，而清潔表面是可以獲得的，而且隨著技術(shù)的進步可不斷提高其清潔的程度。通常，清潔表面必須在大約10Pa及以下的超真空室內(nèi)采用高溫熱處理、離子轟擊退火、真空解理、真空沉積、外延、熱蝕、場效應蒸發(fā)等方法才能實現(xiàn)。
由于表面原子排列突然發(fā)生中斷，表面原子配位數(shù)減少，相當一部分結(jié)合鍵被割斷，因此表面原子將偏離點陣的平衡位置而處于能量較高的狀態(tài)。晶體的表面能可理解為單位界面面積的自由能增量，一般多以表面張力表示。與晶體中的原子鍵合狀態(tài)相比，由于晶體表面原子的部分結(jié)合鍵被割斷，使其表面能可用形成單位新表面所割斷的結(jié)合鍵數(shù)目乘以每個鍵的能量來近似表達。
由于各晶面原子排列的密度不同，因而當以不同晶面作為其外表面時，其表面能存在一定差別，即晶體表面能具有各向異性的特點。為了降低表面能，晶體往往以原子密度最大的晶面組成其表面。
為減小表面能，使系統(tǒng)穩(wěn)定，表面的原子必須進行調(diào)整。調(diào)整方式可以是自行的，使表面的原子排列與內(nèi)部有明顯不同；也可靠外來因素，如吸附雜質(zhì)，生成新相等。觀測結(jié)構(gòu)表明，實際的表面結(jié)構(gòu)與理想的體內(nèi)結(jié)構(gòu)的差異主要表現(xiàn)為表面弛豫和表面重構(gòu)。表面弛豫現(xiàn)象表現(xiàn)在晶體結(jié)構(gòu)基本相同，但點陣參數(shù)略有差異，特別是在表面及其下少數(shù)幾個原子層問距的變化上，即法向弛豫（見圖2．1）。重構(gòu)是指表面原子層在水平方向上的周期性不同于體內(nèi)，但垂直方向上的層間距與體內(nèi)相同，常見的有缺列型重構(gòu)和重組型重構(gòu)。
表面分析結(jié)果證實，許多單晶體的表面實際上不是原子級的平坦，而是表面上有平臺（Termce）、臺階（Ledge或Step）和扭折（Kink）。相鄰面的臺階和扭折是晶體生長時原子優(yōu)先沉積的位置，也是表面反應優(yōu)先發(fā)生的場所。原子沉積導致扭折沿臺階的運動，從而使臺階向前推進，相繼的臺階不斷地掃過晶體表面，最終導致了晶體表面的法向生長。
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