Bài giảng kỹ thuật bề mặt

ThuËt ng÷ Engineering tr­íc ®©y hiÓu lµ kü n¨ng vµ hiÖn nay lµ mét ngµnh khoa häc liªn quan ®Õn thiÕt kÕ h×nh d¸ng hay tÝnh chÊt cña vËt liÖu vµ c¸c qu¸ tr×nh t¹o ra chóng Trong x· héi hiÖn ®¹i kh¸i niÖm vÒ Enginering bao hµm kü n¨ng thiÕt kÕ vµ s¸ng t¹o tÊt c¶ c¸c kiÓu cÊu tróc cho nhiÒu chuyªn ngµnh kh¸c nhau. Trong thÕ kû 20, Enginering bao hµm c¶ mét sè lÜnh vùc kiÕn thøc cña con ng­êi, ®Æc biÖt lµ nh÷ng lÜnh vùc liªn quan ®Õn nghiªn cøu øng dông. Tõ nh÷ng n¨m 1970, Kü thuËt VËt liÖu ra ®êi lµ ngµnh khoa häc nghiªn cøu vÒ cÊu tróc cña vËt liÖu còng nh­ hoµn thiÖn vµ t¹o ra nh÷ng vËt liÖu míi cã c¸c tÝnh chÊt mong muèn vµ reproducible. Kü thuËt VËt liÖu ®· vµ ®ang ph¸t triÓn, nghiªn cøu cÊu tróc vµ thiÕt kÕ nh÷ng vËt liÖu kh¸c nhau bao gåm c¶ vËt liÖu composites. Tuy nhiªn Kü thuËt VËt liÖu kh«ng nghiªn cøu c¸c vÊn ®Ò enhancement and modification c¸c tÝnh chÊt cña vËt liÖu ë bÒ mÆt. Cã lÏ v× thÕ kh¸i niÖm Kü thuËt BÒ mÆt – Surface Engineering ®­îc ®­a ra lÇn ®Çu tiªn ë n­íc Anh vµo nh÷ng n¨m 1970. §Çu tiªn KTBM nghiªn cøu Hµn vµ Phun nhiÖt (Thermal spraying) sau ®ã më réng ®Õn c«ng nghÖ phun phñ nhiÖt, phñ bay h¬i CVD vµ PVD, nhiÖt luyÖn bÒ mÆt b»ng laze vµ ®iÖn tö, thÊm ion, hîp kim ho¸ bÒ mÆt sö dông plasma vv... nãi chung lµ sö dông c¸c c«ng nghÖ hiÖn ®¹i t¹o nªn líp bÒ mÆt vµ nghiªn cøu c¸c líp nµy.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

_

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỀ CƯƠNG HỌC PHẦN

1 Thông tin chung

Tên học phần: KỸ THUẬT BỀ MẶT

(Surface engineering)

Thời lượng: 2(2-0)

Học phần tiên quyết: Không Nhằm mục tiêu: a2,b1,b2, c1,c2

Bộ môn quản lý: Cơ học - vật liệu

2 Mô tả

Học phần sẽ cung cấp cho học viên các kỹ thuật xử lý bề mặt vật liệu trong đó chú trọng đến quá trình nhiệt hoá và quá trình phủ bề mặt Nội dung chính của học phần đề cập đến (1) cơ chế hoạt động và qui trình của từng phương pháp xử lý bề mặt; (2) vai trò của lớp

bề mặt và tác động của quá trình xử lý bề mặt đến cơ lý tính của vật liệu; (3) bản chất của quá trình hình thành lớp phủ và các yếu tố quyết định chất lượng lớp phủ; (4) những thách thức công nghệ và xu hướng phát triển kỹ thuật xử lý bề mặt vật liệu

3 Mục tiêu

Sau khi học xong học phần, học viên có thể:

1 Phân tích được ưu nhược điểm của các kỹ thuật xử lý bề mặt khác nhau

2 Đánh giá được vai trò của lớp bề mặt đã xử lý

3 Phân tích và lựa chọn phương pháp xử lý bề mặt phù hợp với vật liệu

4 Đánh giá được tác động của kỹ thuật xử lý đến cơ lý tính của lớp vật liệu bề mặt

4 Nội dung

1

1.1

1.2

1.3

1.4

Quá trình phát triển của kỹ thuật bề mặt

Khái niệm về kỹ thuật bề mặt

Lịch sử phát triển kỹ thuật bề mặt

Kỹ thuật bề mặt hiện tại

Các hướng phát triển của KTBM

2

2

2.1

2.2

2.3

2.4

Bề mặt rắn

Ý nghĩa của bề mặt

Bề mặt trên quan điểm hình học

Bề mặt trên quan điểm cơ học

Bề mặt trên quan điểm hoá-lý

2

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

Lớp phủ bề mặt

Sự phát triển các quan điểm về lớp phủ bề mặt

Trạng thái của lớp phủ bề mặt

Cấu trúc của lớp phủ bề mặt

Đặc điểm chung của bề mặt sau khi gia công

Mô tả vật lý lớp phủ bề mặt

Ưu nhược điểm của lớp phủ bề mặt

Các thuộc tính nội tại của lớp phủ

Các thuộc tính liên quan đến điều kiện làm việc của lớp phủ bề mặt

Ý nghĩa của lớp phủ bề mặt

3

4

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

Công nghệ phủ bằng chùm tia điện tử

Hình thành và phát triển của công nghệ tia electron

Các nguyên lý vật lý tạo nên chức năng của thiết bị tia electron

Các thiết bị làm nóng tia electron

Cơ sở vật lý của sự tương tác giữa tia electron với vật liệu nền

Các kỹ thuật tia electron

4

5

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

Công nghệ phủ bằng chùm tia laser

Sự phát triển của công nghệ laser

Các cơ sở vật lý của laser

Tia laser và thiết bị nung nóng tia laser

Cơ sở vật lý của thiết bị nung laser

Các kỹ thuật laser

Ứng dụng của làm nóng tia laser trong công nghệ bề mặt

5

6

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

6.8

Kỹ thuật cấy ion

Sự phát triển của công nghệ cấy ion

Cấy ion nguồn plasma

Các nguyên lý vật lý của cấy tia ion

Thiết bị cấy tia ion

Các kỹ thuật cấy tia ion

Sự thay đổi thuộc tính của vật liệu cấy ion

Ứng dụng của công nghệ cấy ion

Ưu nhược điểm của kỹ thuật cấy ion

4

7

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

Phương pháp phóng điện qua gas và công nghệ CVD

Khái niệm và sự phát triển của các phương pháp phóng điện qua gas

Nền tảng cơ lý của quá trình phóng điện qua gas

Lò phóng điện

Các ứng dụng của phóng điện

Các phương pháp CVD

5

8

8.1

8.2

8.3

8.4

8.5

Phủ bề bặt trong chân không bằng các kỹ thuật PVD

Sự phát triển của kỹ thuật PVD

Các kỹ thuật PVD

Thiết bị dùng cho phủ bằng PVD

Phủ bề mặt bằng kỹ thuật PVD

Các đặc điểm làm việc của lớp phủ bằng kỹ thuật PVD

5

5 Tài liệu

1 Tadeusz Burakowski, Tadeusz Wierzchon (1999), Surface engineering for metals, principles, equipment, technologies, CRC Press.

2 John A Venables (2003), Introduction to Surface and Thin Film Processes,

Cambridge University Press

3 National Academy Press (1996), Committee on coatings for high-temperature structural materials, Coatings For High-Temperature Structural Materials, Trends and Opportunities.

4 Graz˙Yna Antczak, Gert Ehrlich (2010), Surface Diffusion Metals, Metal Atoms, and Cluster, Cambridge University Press.

6 Đánh giá

6.1 Thang điểm đánh giá:

1 Đánh giá kết quả học tập học phần của học viên (đánh giá học phần) bao gồm hai phần bắt buộc là đánh giá quá trình và thi kết thúc học phần;

2 Điểm đánh giá quá trình và thi kết thúc học phần theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10),

cho điểm chẵn;

3 Điểm học phần là tổng các điểm đánh giá đã nhân với trọng số và được làm tròn đến phần nguyên trong đó điểm thi kết thúc học phần có trọng số là 70%;

4 Điểm học phần từ 5 điểm trở lên là đạt yêu cầu.

6.2 Các hoạt động đánh giá:

Căn cứ mục tiêu học phần để xây dựng các tiêu chí, hình thức đánh giá và trọng số tương ứng như bảng gợi ý dưới đây, nội dung nào không có cần được xóa đi

TT Tiêu chí đánh giá Hình thức đánh giá Trọng số

TS Trần Hưng Trà