西安交通大学现代表面技术课程教学大纲一、课程基本信息现代表面技术课程名称ModernSurfaceTechnologiesMATL500602课程编号1.524总学时课程学分理论：24实验：0上机：0课外：0一学时分配（课外学时不计入总学时）口公共课程口通识课程课程类型口学科门类基础课口专业大类基础课口专业核心课■专业选修课口集中实践□1-1□1-2□2-1□2-2□3-1□3-2开课学期■4-1□4-2□5-1□5-2先修课程材料科学基础，材料工程基础使用教材：姚寿山，李戈扬，胡文彬，《表面科学与技教材、参术》，北京机械工业出版社，2005年参考教材：[1]姜银方，王宏宇，《现代表面工程技术》，考书及其北京化学工业出版社，2014年他资料[2]钱苗根.现代表面技术.机械工业出版社，2016年二、课程目标及学生应达到的能力1.课程的基本要求本课程从金属材料表面强化和表面新功能的需求出发，为学生讲授各种表面改性和涂/镀层技术的原理、特点及应用。主要培养学生利用理论知识解决实际工程问题的能力，使学生能够在分析材料服役条件及失效方式的基础上，选择合适的表面技术，获得满足特定需求的表层和基体材料体系。课程教学中，要求教师不仅讲授表面改性和表面涂/镀层技术的基本原理，还强调各种表面技术的特点及其适用范围，让学生从材料的服役条件和失效方式出发，寻求合适的表面性能及相应的制备技术解决方案，从而获得满足性能或功能要求的表层材料，培养学生理论结合实际的能力。通过对国内外表面技术及其
西安交通大学现代表面技术课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 现代表面技术 Modern Surface Technologies 课程编号 MATL500602 课程学分 1.5 总学时 24 学时分配 理论: 24 实验: 0 上机: 0 课外: 0 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程 通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课 专业选修课 集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 材料科学基础，材料工程基础 教材、参 考书及其 他资料 使用教材：姚寿山，李戈扬，胡文彬，《表面科学与技 术》，北京 机械工业出版社, 2005 年 参考教材：[1] 姜银方, 王宏宇，《现代表面工程技术》， 北京化学工业出版社，2014 年 [2] 钱苗根. 现代表面技术. 机械工业出版社，2016 年 二、课程目标及学生应达到的能力 1. 课程的基本要求 本课程从金属材料表面强化和表面新功能的需求出发，为学生讲授各种表面 改性和涂/镀层技术的原理、特点及应用。主要培养学生利用理论知识解决实际 工程问题的能力，使学生能够在分析材料服役条件及失效方式的基础上，选择合 适的表面技术，获得满足特定需求的表层和基体材料体系。 课程教学中，要求教师不仅讲授表面改性和表面涂/镀层技术的基本原理， 还强调各种表面技术的特点及其适用范围，让学生从材料的服役条件和失效方式 出发，寻求合适的表面性能及相应的制备技术解决方案，从而获得满足性能或功 能要求的表层材料，培养学生理论结合实际的能力。通过对国内外表面技术及其
制备材料的现状和进展介绍，使学生理解工业技术研究发展的规律，培养正确分析问题和解决问题的能力。要求学生掌握各种表面技术的原理、工艺特点，了解表面改性和覆盖层技术的获得的表面材料性能和应用领域。能够针对一些典型工况提出对材料表面的性能要求，并选择合适的表面技术及涂/镀层材料。了解表层材料分析测试方法的特点和适用性。2.课程的目标以及学术应该达到的能力(1)工程与社会掌握固体材料表面的特点以及磨损、腐蚀、疲劳断裂等破坏方式与材料表面相关的基础知识点，能够分析在力与腐蚀介质等外界作用下金属材料表面性能要求，能够提出满足相应要求的表层材料种类，通过对比不同表面技术工艺特点、可行性和经济性，提出合适的表面技术解决方案。支撑毕业要求指标点6-2：基于材料工程的实际应用场景进行合理分析，正确评价材料工程实践过程和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，及制约因素对方案实施的影响，并理解应承担的责任。(2）环境与可持续发展根据零部件或工模具表面服役条件与失效方式，设计合适的基体及表面材料体系并选择相应的表面技术。结合目前表面技术应用和发展的趋势，综合考虑零部件或工模具全寿命下的服役性能和制备满足要求的材料体系时对环境和社会的影响。支撑毕业要求指标点7-1：能够正确评价材料生产和使用周期对环境、社会可持续发展的影响，在设计解决方案的过程中能正确处理二者的关系。理解环境保护和可持续发展的理念和内涵，熟悉材料成分、生产和服役过程和对环境和社会经济可持续发展的影响课程目自标与专业毕业要求的关联关系更业要求534678910121112课程目标课程目L标1课程目M标2
制备材料的现状和进展介绍，使学生理解工业技术研究发展的规律，培养正确分 析问题和解决问题的能力。 要求学生掌握各种表面技术的原理、工艺特点，了解表面改性和覆盖层技术 的获得的表面材料性能和应用领域。能够针对一些典型工况提出对材料表面的性 能要求，并选择合适的表面技术及涂/镀层材料。了解表层材料分析测试方法的 特点和适用性。 2. 课程的目标以及学术应该达到的能力 (1) 工程与社会 掌握固体材料表面的特点以及磨损、腐蚀、疲劳断裂等破坏方式与材料表面 相关的基础知识点，能够分析在力与腐蚀介质等外界作用下金属材料表面性能要 求，能够提出满足相应要求的表层材料种类，通过对比不同表面技术工艺特点、 可行性和经济性，提出合适的表面技术解决方案。 支撑毕业要求指标点 6-2：基于材料工程的实际应用场景进行合理分析， 正确评价材料工程实践过程和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法 律以及文化的影响，及制约因素对方案实施的影响，并理解应承担的责任。 (2) 环境与可持续发展 根据零部件或工模具表面服役条件与失效方式，设计合适的基体及表面材料 体系并选择相应的表面技术。结合目前表面技术应用和发展的趋势,综合考虑零 部件或工模具全寿命下的服役性能和制备满足要求的材料体系时对环境和社会 的影响。 支撑毕业要求指标点 7-1：能够正确评价材料生产和使用周期对环境、社 会可持续发展的影响，在设计解决方案的过程中能正确处理二者的关系。 理解环境保护和可持续发展的理念和内涵，熟悉材料成分、生产和服役过程和对环境和 社会经济可持续发展的影响 课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕业要求 课程目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课 程 目 标 1 L 课 程 目 标 2 M
注：1,2,3..·12对应于专业认证毕业要求12条。课程目标与专业毕业要求的关联关系用H/M/L标注。三、教学内容简介序号参考章节名称知识点学时1第一章绪论表面技术的涵义、分类和内21.1表面技术的涵义容，现代表面技术的重要性和1.2表面技术的分类应用范围1.3表面技术的应用第二章表面科学的一些基本概念固体表面的结构和性质，表面222.1固体表面的结构吸附和扩散等热力学、动力学2.2固体表面的吸附的一些基本概念2.3固体表面原子的扩散第三章电镀和化学镀3电镀、化学镀的基本原理和应23.1电镀与电刷镀用，液相沉积技术的特点和适用范围3.2化学镀第四章金属的化学处理4氧化处理和阳极氧化的工艺24.1氧化处理特点及应用，磷化处理和铬酸4.2铝及铝合金的阳极氧化盐处理的基本原理和应用4.3磷化处理4.4铬酸盐处理5第五章表面涂敷技术热喷涂、热浸镀和堆焊技术的45.1热喷涂基本原理及特点，几种表面修5.2热浸镀复技术的优点和适用性5.3堆焊6第六章表面改性技术金属表面形变强化的原理及56.1金属表面形变强化应用，等离子体的概念，等离6.2等离子体表面处理子体表面处理的特点，高能束6.3离子束表面改性技术表面处理的特点及应用6.4激光束表面改性技术6.5电子束表面改性技术7第七章气相沉积技术物理气相沉积和化学气相沉47.1薄膜的特征及分类积的原理、工艺及应用特点，7.2蒸发镀膜薄膜材料的特征、分类及应用7.3溅射镀膜范围7.4离子镀7.5化学气相沉积8第八章表面复合处理技术表面复合处理技术的特点、现状及前景8.1表面复合处理技术9第九章表面分析和测试表面分析的目的、对象及分类，几种常用表面成分分析方9.1表面分析方法及应用
注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要求的 关联关系用 H/M/L 标注。 三、教学内容简介 序号 章节名称 知识点 参考 学时 1 第一章 绪论 1.1 表面技术的涵义 1.2 表面技术的分类 1.3 表面技术的应用 表面技术的涵义、分类和内 容，现代表面技术的重要性和 应用范围 2 2 第二章表面科学的一些基本概念 2.1 固体表面的结构 2.2 固体表面的吸附 2.3 固体表面原子的扩散 固体表面的结构和性质，表面 吸附和扩散等热力学、动力学 的一些基本概念 2 3 第三章电镀和化学镀 3.1 电镀与电刷镀 3.2 化学镀 电镀、化学镀的基本原理和应 用，液相沉积技术的特点和适 用范围 2 4 第四章金属的化学处理 4.1 氧化处理 4.2 铝及铝合金的阳极氧化 4.3 磷化处理 4.4 铬酸盐处理 氧化处理和阳极氧化的工艺 特点及应用，磷化处理和铬酸 盐处理的基本原理和应用 2 5 第五章表面涂敷技术 5.1 热喷涂 5.2 热浸镀 5.3 堆焊 热喷涂、热浸镀和堆焊技术的 基本原理及特点，几种表面修 复技术的优点和适用性 4 6 第六章表面改性技术 6.1 金属表面形变强化 6.2 等离子体表面处理 6.3 离子束表面改性技术 6.4 激光束表面改性技术 6.5 电子束表面改性技术 金属表面形变强化的原理及 应用，等离子体的概念，等离 子体表面处理的特点，高能束 表面处理的特点及应用 5 7 第七章气相沉积技术 7.1 薄膜的特征及分类 7.2 蒸发镀膜 7.3 溅射镀膜 7.4 离子镀 7.5 化学气相沉积 物理气相沉积和化学气相沉 积的原理、工艺及应用特点， 薄膜材料的特征、分类及应用 范围 4 8 第八章 表面复合处理技术 8.1 表面复合处理技术 表面复合处理技术的特点、现 状及前景 1 9 第九章 表面分析和测试 9.1 表面分析方法及应用 表面分析的目的、对象及分 类，几种常用表面成分分析方 2
法的原理和特点，材料表面检9.2表面检验和测试测方法的分类和检测内容四、教学安排详表
9.2 表面检验和测试 法的原理和特点，材料表面检 测方法的分类和检测内容 四、教学安排详表
教学方式章节学时教学内容教学要求对课程目标（授课、实验、分配顺序（知识要求及能力要求）的支撑关系上机、讨论）掌握表面技术的分类方法、各种表面技主要讲述表面技术的涵义、分类和基本内第一一童2授课术的特点和用途，了解表面技术的发展课程目标1容，现代表面技术的重要性和应用范围。历史。掌握固体材料表面能的由来以及固体课程目标1主要讲述固体表面的结构特征，固体表面的表面与体内在结构和成分上的区别，掌2第二章授课课程目标2吸附、表面原子的扩散的特点。握固体表面吸附、表面原子扩散的模型和特点。主要讲述电镀与化学镀的原理、装置和工艺掌握液相沉积基本原理、镀层形成过课程目标1第三章2投授课特点，制备镀层的组织与性能及其适用范程，了解沉积工艺对镀层组织的作用，课程目标2围。镀层特征及其在工业领域的应用。主要讲述化学氧化和电化学氧化原理，阳极掌握化学转化膜的基本原理和主要方课程目标12第四章投课化膜的组织特征，阳极化膜的着色，磷化处式，了解不同化学转化处理所制备化合课程目标2理和铬酸盐处理原理和工艺特点。物膜的组织和性能特点以及工艺应用。掌握热喷涂技术的工艺特点，涂层组织特征，了解热喷涂技术的使用范围，掌主要讲述热喷涂原理、分类、涂层组织及用课程目标1第五章授课握热浸镀和堆焊技术的工艺特点，了解途，热浸镀和堆焊技术的基本原理和应用。课程目标2用于表面修复的主要表面技术及其适用性。主要讲述金属表面形变强化的原理及改性掌握表面改性与覆盖层技术的区别，形层特征，残余应力对材料疲劳的性能的影变强化对金属材料表面的作用，了解残课程目标15授课第六章响，等离子体的概念和特征，等离子体表面余压应力对材料疲劳性能的作用及其课程目标2扩散处理与化学热处理的区别和联系、离子有效性，掌握等离子与普通气体的区别，了解等离子体扩散处理的工艺特束、激光束和电子束三种高能束表面改性技
章节 顺序 教学内容 学时 分配 教学方式 （授课、实验、 上机、讨论） 教学要求 （知识要求及能力要求） 对课程目标 的支撑关系 第一章 主要讲述表面技术的涵义、分类和基本内 容，现代表面技术的重要性和应用范围。 2 授课 掌握表面技术的分类方法、各种表面技 术的特点和用途，了解表面技术的发展 历史。 课程目标 1 第二章 主要讲述固体表面的结构特征，固体表面的 吸附、表面原子的扩散的特点。 2 授课 掌握固体材料表面能的由来以及固体 表面与体内在结构和成分上的区别，掌 握固体表面吸附、表面原子扩散的模型 和特点。 课程目标 1 课程目标 2 第三章 主要讲述电镀与化学镀的原理、装置和工艺 特点，制备镀层的组织与性能及其适用范 围。 2 授课 掌握液相沉积基本原理、镀层形成过 程，了解沉积工艺对镀层组织的作用， 镀层特征及其在工业领域的应用。 课程目标 1 课程目标 2 第四章 主要讲述化学氧化和电化学氧化原理，阳极 化膜的组织特征，阳极化膜的着色，磷化处 理和铬酸盐处理原理和工艺特点。 2 授课 掌握化学转化膜的基本原理和主要方 式，了解不同化学转化处理所制备化合 物膜的组织和性能特点以及工艺应用。 课程目标 1 课程目标 2 第五章 主要讲述热喷涂原理、分类、涂层组织及用 途，热浸镀和堆焊技术的基本原理和应用。 4 授课 掌握热喷涂技术的工艺特点，涂层组织 特征，了解热喷涂技术的使用范围，掌 握热浸镀和堆焊技术的工艺特点，了解 用于表面修复的主要表面技术及其适 用性。 课程目标 1 课程目标 2 第六章 主要讲述金属表面形变强化的原理及改性 层特征，残余应力对材料疲劳的性能的影 响，等离子体的概念和特征，等离子体表面 扩散处理与化学热处理的区别和联系、离子 束、激光束和电子束三种高能束表面改性技 5 授课 掌握表面改性与覆盖层技术的区别，形 变强化对金属材料表面的作用，了解残 余压应力对材料疲劳性能的作用及其 有效性，掌握等离子与普通气体的区 别，了解等离子体扩散处理的工艺特 课程目标 1 课程目标 2
术的特点。点，了解三束表面处理的主要方法和用途。掌握薄膜材料的特征及主要制备途径，主要讲述固态薄膜的特征及种类，气相沉积了解蒸发、溅射和离子镀的基本原理及课程目标1投课第七章技术分类，各种物理气相沉积和化学气相沉适用范围，能够根据典型零部件的材料课程目标2积的工艺特点。种类、服役条件和气相沉积技术工艺特点选择合适的薄膜沉积技术。主要讲述表面复合处理技术的含义以及一了解表面复合处理的意义以及复合处课程目标1第八章投课1些典型的表面复合处理方法。理的技术优势。课程目标2掌握表面分析的目的、分类，了解常用主要讲述表面分析方法的用途及分类，介绍表面成分分析方法的原理及适用范围，课程目标1第九章投课几种常用表面成分分析方法原理及特点，简2表面及表层材料的力学性能要求和测课程目标2介材料表面检验和力学性能测试方法。试方法
术的特点。 点，了解三束表面处理的主要方法和用 途。 第七章 主要讲述固态薄膜的特征及种类，气相沉积 技术分类，各种物理气相沉积和化学气相沉 积的工艺特点。 4 授课 掌握薄膜材料的特征及主要制备途径， 了解蒸发、溅射和离子镀的基本原理及 适用范围，能够根据典型零部件的材料 种类、服役条件和气相沉积技术工艺特 点选择合适的薄膜沉积技术。 课程目标 1 课程目标 2 第八章 主要讲述表面复合处理技术的含义以及一 些典型的表面复合处理方法。 1 授课 了解表面复合处理的意义以及复合处 理的技术优势。 课程目标 1 课程目标 2 第九章 主要讲述表面分析方法的用途及分类，介绍 几种常用表面成分分析方法原理及特点，简 介材料表面检验和力学性能测试方法。 2 授课 掌握表面分析的目的、分类，了解常用 表面成分分析方法的原理及适用范围， 表面及表层材料的力学性能要求和测 试方法。 课程目标 1 课程目标 2
五、考核方式及成绩构成1.考核成绩构成平时：30%期末：70%2.课程目标的考核环节与评分标注（1）课程教学与考核环节及其对应的课程目标汇总课程考核采取过程考核与期末考试相结合的方式。平时成绩主要以作业形式进行考核，期末考试采用开卷考核方式。平时考核主要培养学生理解和总结各种表面技术的原理和特点，综合解决方案合理性及其对社会发展影响的能力，对应于课程目标1和2（各占50%）。课程考试（满分100分）其中60分考核学生对表面技术基本概念和原理的理解，对应于课程目标1：40分考察学生对各种表面技术的工艺特点、所制备表层材料的组织和性能以及应用领域的掌握，对应于课程目标2。具体如表5-1所示。表5-1课程各教学环节与课程目标达成计算的比例总评成绩=课程考试成绩X70%+平时作业成绩X30%考核与评价方式平时作业课程考试（100分）（100分）5060课程目标1（6-2）5040课程目标2（7-1)注明：表格中的百分数是各考核环节对课程目标的贡献比例。(2）平时作业评分标准主讲老师通过布置表面技术思考题，培养学生归纳总结相关知识、分析比较各表面技术特点及其对社会发展影响的能力，完成作业题。表5-2平时作业评分标准评价标准优秀良好及格不及格75-8460-740-5985-100通过归纳总结相关通过归纳总结相关对各种表面技术不了解各种表面知识，基本能够分知识，能够很好的分的特点及其对社技术的特点及其析比较不同表面技析比较不同表面技会发展的影响有对社会发展的影响。术的特点及对社会术的特点及对社会一定了解
五、考核方式及成绩构成 1. 考核成绩构成 平时： 30 % 期末： 70 % 2. 课程目标的考核环节与评分标注 (1) 课程教学与考核环节及其对应的课程目标汇总 课程考核采取过程考核与期末考试相结合的方式。平时成绩主要以作业形式 进行考核，期末考试采用开卷考核方式。 平时考核主要培养学生理解和总结各种表面技术的原理和特点，综合解决方 案合理性及其对社会发展影响的能力，对应于课程目标 1 和 2（各占 50%）。课程 考试（满分 100 分）其中 60 分考核学生对表面技术基本概念和原理的理解，对 应于课程目标 1；40 分考察学生对各种表面技术的工艺特点、所制备表层材料的 组织和性能以及应用领域的掌握，对应于课程目标 2。具体如表 5-1 所示。 表 5-1 课程各教学环节与课程目标达成计算的比例 总评成绩=课程考试成绩×70%+平时作业成绩×30% 考核与评价方式 平时作业 （100 分） 课程考试 （100 分） 课程目标 1（6-2） 50 60 课程目标 2（7-1） 50 40 注明：表格中的百分数是各考核环节对课程目标的贡献比例。 (2) 平时作业评分标准 主讲老师通过布置表面技术思考题，培养学生归纳总结相关知识、分析比较 各表面技术特点及其对社会发展影响的能力，完成作业题。 表 5-2 平时作业评分标准 评价标准 优秀 85-100 良好 75-84 及格 60-74 不及格 0-59 通过归纳总结相关 知识，能够很好的分 析比较不同表面技 术的特点及对社会 通过归纳总结相关 知识，基本能够分 析比较不同表面技 术的特点及对社会 对各种表面技术 的特点及其对社 会发展的影响有 一定了解。 不了解各种表面 技术的特点及其 对社会发展的影 响
发展的影响，并能运发展的影响，并能用相关知识提出合运用相关知识提出理的解决方案。解决方案。Ah2个大纲制定者：朱晓东大纲审核者：王继平王继本最后修订时间：2020年5月20_日
发展的影响，并能运 用相关知识提出合 理的解决方案。 发展的影响，并能 运用相关知识提出 解决方案。 大纲制定者：朱晓东 大纲审核者：王继平 最后修订时间： 2020 年 5 月 20 日