1．表面现象在自然界普遍存在,但有些自然现象与表面现象并不密切相关,例如：a.气体在固体上的吸附b.微小固体在溶剂中溶解c.微小液滴自动呈球形d.不同浓度的蔗糖水溶液混合e.疏松土壤防

1．表面现象在自然界普遍存在,但有些自然现象与表面现象并不密切相关,例如：a.气体在固体上的吸附b.微小固体在溶剂中溶解c.微小液滴自动呈球形d.不同浓度的蔗糖水溶液混合e.疏松土壤防
1．表面现象在自然界普遍存在,但有些自然现象与表面现象并不密切相关,例如：
a.气体在固体上的吸附
b.微小固体在溶剂中溶解
c.微小液滴自动呈球形
d.不同浓度的蔗糖水溶液混合
e.疏松土壤防止水份蒸发
2.某物质B1kg,当为一立方体时,总面积0.24m2,表面能0.3J,当粉碎成边长为10-9m的立方体时,其表面能是：
a.6×l04kJ b.3.84×l04kJ
c.5.88×l04kJ d.7.35×l04kJ
e.11.025×l04 kJ
3.表面张力是物质的表面性质,其值与很多因素有关,但是它与：
a.温度无关 b.压力无关
c.组成天关 d.表面大小无关
e.另一相物质无关
4.根据生活或生产的需要,有时需要破坏亚稳状态,下列措施中与破坏亚稳状态无关的是：
a.农药中加入表面活性剂
b.由飞机从高空中喷洒微小颗粒以进行人工降雨
c.在蒸馏时于液体中加入沸石或一端封闭的毛细玻璃管
d.结晶操作中延长一定陈化时间
5.液体对光滑表面的润湿常用接触角来量度,下面的说法正确的是：
a.0度时液体对固体完全不润湿
b.180度时液体对固体完全润温
c.90度＜θ＜180度时,液体对固体润湿程度小
d.90度是润湿与不润湿的分界限
6.涉及表面现象的下列表述中正确的是：
a.可溶性晶体体积越大,其溶解度也越大
b.液体里,气泡越小,泡内饱和蒸气压越大
c.一种液体在固体表面润湿的程度越大,粘附功与结合功之差越正
d.凝结温度越低的气体,易被固体吸附剂吸脱
e.表面活性剂溶液的临界胶束浓度越小,表面活性剂性能越好
填空题：
7.液滴越小,饱和蒸汽压越( ),而液体中的汽泡越小,汽泡内液体的饱和蒸气压越( )．
8.液体在毛细管中上升的高度反比于( )．
简答题：
9.水与油不互溶,为何加入洗衣粉后即生成乳状液?
10.两块平板玻璃在干燥时,叠放在一起很容易分开.若此间放些水,再叠放在 一起,使之分开却很费劲．这是什么原因?
1.PED技术的概念和特点
2.简述PED放电过程的四个阶段
3.简述PED阳极电击穿三种理论模型
4.简述PED所用电源类型及其特点
5.简述PED电解液体系类型及常用体系
6.简述黑色金属表面改性方法,至少三种
7.简述硅酸盐体系下黑色金属表面陶瓷膜表面形貌特点
8.简述铝酸盐体系下黑色金属表面陶瓷膜相组成特点
9.简述材料相组成、表面形貌和元素分布的分析方法
10、简述硅酸盐浓度对陶瓷膜的影响

1．表面现象在自然界普遍存在,但有些自然现象与表面现象并不密切相关,例如：a.气体在固体上的吸附b.微小固体在溶剂中溶解c.微小液滴自动呈球形d.不同浓度的蔗糖水溶液混合e.疏松土壤防
1、\x09PED技术的概念和特点
答：在阳极氧化基础上发展起来的一种在金属或合金表面生长陶瓷膜的新技术.处理过程是将金属或合金置于液相溶液中电解并施加一定的电压,利用电化学方法在电极试样表面产生等离子体微弧放电,在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下在金属表面生成陶瓷膜层.
PED技术的一般特点：
维护氧化技术是采用高压电源、大电源,在无污染的电解液中以微弧放电的形式,在基本表面生成氧化物陶瓷膜.因此,与其他表面处理技术相比,该技术具有以下特点：
（1）\x09等离子液相电解沉积处理过程中等离子体微弧光放电具有高能量密度,等离子体弧光放电的高密度能量,使得点通道内温度高达几百度甚至几千度、电压可达100MPa以上.这种极限条件下的反应过程也赋予了陶瓷膜用其它技术难以获得优异性能.
（2）\x09等离子液相电解沉积过程在液相溶液中进行,可以方便地通过改变电解液成分和调节电参数对膜层的厚度、组成、结构等就行调控,从而优化膜层性能,也易于惨杂改性.另外液相环境中使得电解液成分可以很好的和基体材料接触,被处理的基体材料不受尺寸形状限制,可对复杂形状零件内外加工,并且膜层均匀性较好.
（3）\x09微弧放电区瞬间高温高压,但整体集体和所处的电解液系温度不高,不会影响真个基本材料的力学性能,涂层与基地是冶金结合,结合强度较高.
（4）\x09对基本材料的适应性广,设备简单,操作方便,生产过程中无需气氛保护或真空条件.等离子液相电解沉积也有自己的不足,目前来看主要是耗能较大.
（5）\x09对基体材料的适应性广,设备简单,操作方便,生产过程中无需气氛保护或真空条件.
（6）\x09等离子液相电解沉积的不足,目前来看主要是耗能较大.
2、\x09简述PED放电过程的四个阶段
(1)阳极氧化阶段
此阶段试样表面没有火花产生,由于腐蚀的竞争过程,形成了疏松、半透明的膜,伴随着阳极析氧和阴极析氢现象的发生.
(2)火花放电阶段
在一阶段电压上升也很快,但是上升斜率要比第一阶段小一点,电流出现如前面图所示的变化,即先增大再有所减少.膜层已初现,但是较薄,且有时不均匀,有时可见基体金属光泽.通过腐蚀测试表明对集体防护作用较差.
(3)微弧阶段现象
有许多微小的电弧在阳极表面上扫描,伴随有弧光和声音的产生,这个放电使阳极表面上形成一层陶瓷膜；随着电压升高,膜层增厚；电压的上升速率进一步减小,电压升高与膜层不断生长变厚相对应.
(4)弧放电阶段
放电非常剧烈,大的电弧在膜层表面长时间的停留,使得膜层表面区域熔融体积增大,放电通道也增大,容易形成较大孔洞.
此阶段对膜层生长的贡献不大,电流维持在较高的数值且变化不大.
3、\x09简述PED阳极电击穿三种理论模型
电击穿理论分为两种类型
离子击穿理论认为电解液进入离子氧化物和相应的局部离子导电率的增长是离子击穿的原因.
电子击穿理论认为电子向氧化物的导电区发射及由此而产生的电子雪崩是电子击穿的原因,由电子产生的击穿简称电子击穿.
电子雪崩机理
阀金属的电击穿的产生与氧化膜的性质以及电解液的组成密切相关,电子从溶液中注入氧化膜后被电场加速,并与其它原子发生碰撞,电离出新的电子,这些电子以同样的方式促进更多的电子产生（即电子的倍增）,这一过程即是“电子雪崩”.
关于电子雪崩机理的三种模型：Ikonopisov模型、连续雪崩模型、杂质中心放电模型
4、\x09简述PED所用电源类型及其特点
PED常用电源大致可分为四类：直流电源、单向脉冲电源、双相脉冲电源、双相脉冲交流电源及复杂型的电源.
使用直流电源得到的陶瓷膜一般是多孔的,陶瓷膜的粗糙度随电流密度和电解液浓度的提高而增加.它一般适用于简单形式的试件或制备薄的陶瓷膜.
单向脉冲电源：最主要的优点是可以通过控制脉冲的发生时间,来控制等离子体放电的时间间隔,从而可以控制处理过程中的热效应,于是陶瓷膜的组成和结构也随之发生改变.
简单的单向脉冲直流电源,由于只有一个方向电流的影响,能比较方便的研究频率、占空比等电参数的影响而且也便于研究试样作为阴极和阳极的情况,因此也比较多被采用.德国卡尔马克思工业大学采用的是单向脉冲模式.徐桂东、沈丽等研究表明在直流脉冲电源模式下具有较好的耐腐蚀性能.本研究所采用的电源其中之一是这种电源模式.
双向脉冲交流电源本身是一个交流电源,它的正负相振幅的幅值可以相同也可以不同.由于交流电源的PED过程含有阴极过程,使得所形成的陶瓷膜的性能与直流电源不同.由于交流电源的PED含有阴极过程,使得所形成的陶瓷膜的性能与直流电源不同.双向不对称脉冲电脉冲电压特有的“针尖”作用,使得微弧氧化膜的表面微孔相互重叠,膜层质量好.微弧氧化过程中,通过正、负脉冲幅度和宽度的优化调整,使微弧氧化层性能达到最佳,并能有效节约能源.
复杂型电源一般是脉冲电源,可以使单向脉冲,也可以是双相脉冲.
此类电源一般可以任意调节整个正、负的周期占空比,以及分别调节正负周期内的占空比,甚至是电压.整个电源的输出频率可以在工作中任意调节而不需要停机重开.这种电源模式的出现使得电源的控制方式更为方便,可以根据膜层的不同生长时期使用不同的参数.
5、\x09简述PED电解液体系类型及常用体系
不同的分类方法：有的成分易于引起金属基体钝化或腐蚀,有的成分（阳离子和阴离子,胶体粒子以及微细粉）参与膜的组成,有的成分酸碱性不同.
（1）\x09按照电解液对金属基体的溶解或钝化程度不同进行分类
a能快速或较慢溶解基体 b一定电压范围内参与与基体钝化 c具有复合作用 d能够促使基体钝化的
（2）\x09根据是否参与膜层组成也可以对电解液分类
a电解液中只提供氧 b电解液中包含能够形成不溶性氧化物的阴离子
c电解液中包含以金属元素为基础能够形成不溶性氧化物的简单或复杂的阳离子d电解液中包含金属氧化物的超细粉
（3）\x09根据溶液性质或参与电解液成分成膜方式
a电解液真溶液 b电解液为胶体状态或处于胶体和真溶液过渡状态
c电解液为悬浮液,其中含有无法溶解的超细粉
（4）\x09根据其酸碱性可以简单地划分为酸性电解液和碱性电解液两类
a酸性电解液 b碱性电解液 c近中性电解液
PED电解液碱性居多.
常用电解液体系；硅酸盐（最常用）、铝酸盐、磷酸盐和氢氧化钠（钾）为主的复合体系
专业课程作业二
6、简述黑色金属表面改性方法（至少列出三种）
钢铁材料的表面改性技术,主要包括一些表面防护和强化技术,按表面强化层获得的途径和方法.
可以将常用的表面改性技术简单分为
表面扩渗热处理、表面热喷涂、液相镀覆法、气相沉积法、等离子体液相电解沉积技术等等
7、简述硅酸盐体系下黑色金属表面陶瓷膜表面形貌特点
形貌、组成、厚度等.
硅酸盐体系下,峰值电流密度为13A∕cm2,电源频率为2000Hz,微弧氧化反应制备的陶瓷膜表面形貌.由图可以看出,陶瓷膜表面呈现出大量且粗糙的圆形 ,具有明显的烧结熔融痕迹,残留些类似火山喷发的小孔.
8、\x09简述铝酸盐体系下黑色金属表面陶瓷膜相组成特点
陶瓷膜表层的铁元素含量很高,铝元素的含量也很高,由此推断膜层主要由有铁和铝的氧化物组成的,也就是通过XRD测试出来的铁铝结晶石（FeAl2O4）.但铁元素含量大于铝元素,这与FeAl2O4分子式中的铁铝比为1：2不符合,说明陶瓷膜含有大量的非晶态铁的氧化物.
9、\x09简述材料相组成、表面形貌和元素分布的分析方法
EDS微弧氧化反应制备的陶瓷膜截面形貌.看出陶瓷膜与基本结合紧密,陶瓷膜分为界面层、致密层与疏松层,疏松层对应于陶瓷膜多孔的表面.
在基本(a)中,绝大多数为铁元素,仅含有少量的磷元素,这也就是Q235基体材料的主要化学成分；在靠近基体的陶瓷膜（b）中,磷元素含量较多,说明在微弧氧化放电反应的初期,磷元素参与了反应；膜层由内向外,硅元素的含量在减少,硫元素的含量也在减少,而铁元素的相对含量却一直在增加.这是由于硅酸盐体系下的微弧氧化反应有大量基体铁元素被氧化生成Fe3进入溶液,溶液中含有的Fe3+越来越多,Fe3+在返回到陶瓷膜上,使得铁元素越向外层,含量越高.
硅酸盐体系下制备的陶瓷膜表层的EDS分析曲线.陶瓷膜表层的铁元素含量很高,硅元素含量也很高,由此推断膜层主要由有铁的氧化物和硅元素的氧化物组成的.
为铝酸盐体系下改变峰值电流密度制备的陶瓷膜XRD谱图.陶瓷膜主要由FeAl2O4组成,并有非晶相的存在.从图中还可以看出,峰值电流密度为13A/cm2时,FeAl2O4的主要衍射峰最高；峰值电流密度变大,FeAl2O4的主要衍射峰略有变低；而峰值电流密度很小（10A/cm2）时,FeAl2O4的主要衍射峰变得很低且不是很明显.
随着峰值电流密度的提高,陶瓷膜表面的颗粒变大,孔洞也变大变深,变得更不均匀.
在铝酸盐体系下,随着峰值电流密度的增加,膜层中铝元素的含量先增加后减少,而铁元素的相对含量则先下降后增加；磷元素的含量尽管很少,但总体趋势是减少的,说明在电流密度较少时,磷元素更易参与反应；同时还看出,在陶瓷膜的表面,当峰值电流密度增加到一定程度是（20A/cm2）,硫元素的含量为零.
10、\x09简述硅酸盐浓度对陶瓷膜的影响.
硅酸钠浓度越高,电压越高；随着反映的进行,最高浓度的硅酸纳的曲线反而最低.陶瓷模表面都呈现出大量且粗糙的圆形堆积物,具有明显的烧结熔融痕迹,残留些类似火山喷发的小孔.还可以看出,随着硅酸钠浓度的提高,陶瓷膜表面的颗粒更加不均匀,孔洞也不均匀,大的颗粒和孔洞变多；这是由于硅酸钠浓度的提高,微弧氧化反应更加剧烈,生成的陶瓷膜自然也就更粗糙.在硅酸盐体系下,随着硅酸钠浓度的提高,陶瓷膜中硅元素的含量一直在增加,说明硅酸钠一直参与反应；由于硅元素的增加,铁元素的相对含量自然会下降；同时还看出,在陶瓷膜的表面,磷元素的含量为零,硫元素的含量也很少.