太原理工大學表面工程研究所

太原理工大學表面工程研究所是隸屬於太原理工大學七個直屬校級研究所之一。前身是離子滲金屬及熱處理研究所，成立於1983年，1995年更名為表面工程研究所。

基本介紹

• 中文名：表面工程研究所
• 外文名：research institute of surface engineering

簡介

表面工程研究所的前身是離子滲金屬及熱處理研究所，成立於1984年，1995年更名為表面工程研究所，是學校七個直屬校級研究所之一。作為學校“材料加工工程”重點學科及一級學科“材料科學與工程”博士學位點的主要支撐點之一，研究所現有教師17人(17人具有博士學位，截止於2012年底)，其中教授3人，副教授4人，講師10人；行政及工程技術人員4人。

榮譽

自研究所成立以來，各級領導對研究所的發展給予了多方的關懷與支持。在全體師生的共同努力下，表面工程研究所的許多研究工作也獲得國家及社會的充分肯定。早在1992年，研究所的創始人徐重教授、古風英教授、潘俊德教授、範本惠教授發明的“雙層輝光離子滲金屬技術”獲得國家發明二等獎。雙輝技術還被國家科委列入“中華人民共和國重大科技成果選集”；被教育部入選“建國50年來高校重大科技成果”。徐重教授被授予“全國先進工作者”、“國家有突出貢獻專家”、“山西省科技功臣”等稱號，獲“五一”勞動獎章、山西省特等勞動模範等榮譽稱號。研究所的創始人之一，潘俊德教授也被授予“國家有突出貢獻專家”稱號。在以等離子表面合金化研究與開發為中心的同時，研究所十分重視科研方向的拓展與豐富。潘俊德教授在雙輝技術的基礎上發展了加弧輝光離子滲鍍技術。除此之外，金屬表面合金化還得到許多延伸與發展，如雙輝釺焊、雙輝陶瓷表面金屬化及雙陰極超硬薄膜合成技術等。

學術隊伍

研究所始終堅持創新為首，並為所有師生員工提供了比較寬鬆的發展環境和空間。在老一輩學者的引導下，研究所先後有十人晉升教授職稱，湧現出王從曾、蘇永安、高原、李忠厚等中年學者，以及唐賓博士、賀志勇博士、劉小萍博士、李成明博士、賀琦博士、張弘博士、田林海博士、秦林博士等青年科研骨幹，形成一支老中青相結合的學術梯隊。

設備

隨著學校“211工程”建設的開展，研究所利用重點學科建設的投入，引進了部分急需的材料表面改性設備，如，離子注入機、超音速電弧噴塗設備、磁控濺射及射頻濺射薄膜沉積設備、化學鍍及電刷鍍等設備。藉助這些技術手段，再配合“863”中試基地原有的工業化真空氣淬、離子滲碳多用爐和高真空回火爐等設備，使得研究所具備了門類較齊全的高水平的表面改性及熱處理技術平台。在測試分析手段方面，引進了先進的輝光放電光譜成分分析儀、電化學分析儀、薄膜劃痕測試儀等，為基礎研究的進一步深入及拓展提供了良好硬體支撐條件。研究所現有實驗室面積1500平方米，固定資產近千萬元。這些硬體設施的建設為今後研究與開發的長期發展增強了後勁，使研究所成為名副其實的表面工程研發基地。

研究方向

近幾年，研究所堅持科研教學與為地方經濟服務並重的發展思路，在科研與對外服務方面也都取得可喜進步。特別是近五年來，研究所賀志勇教授、唐賓教授、高原教授、李忠厚教授、劉小萍教授及秦林副教授先後獲得7項國家自然科學基金面上項目、10餘項省部級自然科學基金及留學回國人員科研基金等的資助。在套用研究方面，徐重教授、賀志勇教授於2004年度獲批國防科工委軍工配套項目；唐賓教授於2004年、2007年分別主持了“863”專項子課題及863探索導向類項目。研究領域也由傳統的鋼鐵材料向鈦合金、鎂合金等高附加值有色金屬表面改性方面拓展，已經取得初步的成效。此外，還在陶瓷材料、銅及銅合金表面合金化等方面的研究也已取得不錯效果。改善鈦合金耐磨性、阻燃性能及鈦鋁金屬間化合物抗氧化性等方面的工作已經引起各方面重視。在為地方經濟服務方面也投入很大力量，藉助我所擁有的離子滲金屬、滲碳及高壓氣淬等產業化設備，結合在離子氮化、離子碳氮共滲等方面雄厚的開發能力，先後開發了膠體磨、耐磨陶瓷成型模具及耐磨採掘液壓支柱等表面高性能產品，現已批量化生產。

研究方向1：等離子表面合金化

本研究方向主要是以徐重教授發明的“雙層輝光離子滲金屬技術”為核心而開展的基礎研究、套用和開發研究。1985年該技術獲美國專利。此後，又相繼獲得英、加、日、澳等多國專利。1992年該技術獲國家發明二等獎，同年被列為國家863計畫項目，1994年又被選為國家863重大關鍵技術項目（整個863計畫重大關鍵技術項目共15項，新材料領域僅二項）。該項目又被列入“九五”期間國家863計畫。本技術的基本原理是利用稀薄氣體（Ar）中輝光放電所產生的低溫電漿將欲滲的合金元素組成的固態合金源極中的合金元素濺射出來，並吸附、擴散滲入到被輝光放電加熱到高溫的由導電物質組成的工件表面，從而在其表面形成具有特殊機械、物理和化學性能的表面合金層，例如在碳鋼表面可形成不鏽鋼、高速鋼及鎳基合金等。圍繞該技術開展了"離子轟擊條件下合金元素擴散機制的研究，“不等電位空心陰極放電特性的研究”；“雙層輝光離子滲金屬過程中的電漿特性及診斷”；“雙層輝光離子滲金屬爐溫度場的研究”；“雙層輝光離子滲金屬層的精細結構的研究”等基礎研究課題。利用該技術已開發出“雙層輝光離子滲金屬手用鋸條”和“雙層輝光離子滲金屬機用鋸條”兩個工業套用產品（已獲發明專利，No87104358.0）和“雙層輝光離子滲金屬工業用爐”（已生產出5台產品並已投入工業生產套用，並獲發明專利No87104626.1）。其中“雙層輝光離子滲金屬手用鋸條”已建立了一條863示範生產線，其產品已進入國內外市場。目前正在開展“雙層輝光離子滲金屬園盤鋸”和“雙層輝光離子滲金屬帶鋸條”的開發研究。雙層輝光離子滲金屬技術為創造高速鋼提供了一個科學方法：高速鋼等離子表面冶金法。此外，利用該技術進行Ni-Cr共滲或Ni-Cr-Mo共滲，在大型鋼板和化工機械等抗腐蝕、抗氧化零部件方面，具有廣闊的套用前景。

近五來，在鈦鋁金屬間化合物表面合金化及表面時效硬化高速鋼方面又開展了許多基礎性研究。其中，賀志勇教授，李忠厚教授，秦林博士及劉小平教授分別在所從事的研究方向，獲批國家自然科學基金項目5項。離子滲金屬技術的研究與套用開發，涉及到金屬材料、表面工程、電漿物理化學、氣體放電、真空技術、流體力學等多個學科領域的技術和知識，通過它的深入研究可以培養出一大批跨學科領域的科學研究人才。

研究方向2：薄膜製備及其性能研究

多年來，本研究方向的學術帶頭人潘俊德教授從日本留學歸國後，把國外的先進技術和本單位的具體情況相結合，發明了加弧輝光離子滲鍍技術、超硬薄膜合成技術，合成了新型的陶瓷膜、金鋼石薄膜、立方氮化硼膜、光學膜、超導膜等，獲三項發明專利。這些技術是我國獨創，居世界領先水平。加弧輝光離子滲鍍技術，95年4月獲中國發明專利（專利號90103841.5）其主要特點是在雙層輝光離子滲金屬裝置中，引入冷陰極電弧源，把弧光放電和輝光放電有機的結合起來，實現了在普通碳鋼表面快速滲鍍金屬的目的。雙陰極輝光放電合成超硬薄膜，也是國內外首創，達世界領先水平。本研究方向還擁有IBED、RF鍍膜裝置以及劃痕儀、磨損試驗機等多種儀器設備。

進入90年代，唐賓教授、田林海博士等開展了薄膜及擴散層性能表征工作，分別探討了表面塗層及擴散層對工件性能的影響，著重探討了工藝參數與表面改性性能的關係。此後，又研究了離子注入、IBED工藝參數對軸承鋼及鈦合金摩擦學、電化學性能、膜基結合強度以及疲勞性能的影響的研究工作，並取得了較滿意的試驗結果。其中，有關IBED CrN、Cu-Ni-In及MoS2等耐磨減摩鍍層的研究也在國際上產生良好反應，有關表面改性層摩擦學及微動磨損的研究於2000年成為中國-比利時政府兩國四方合作項目。

在表面高性能鈦合金製備及薄膜結合強度及腐蝕-磨損性能研究領域，先後獲批國家自然科學基金項目4項，863項目兩項，省部級項目10餘項。發表學術論文近百篇，其中Sci收錄40餘篇次。

人才培養

研究所現有博士研究生指導教師2人（唐賓教授/博士，秦林副教授/博士）；碩士研究生指導教師17名（賀志勇教授/博士、劉小萍教授/博士、田林海副教授/博士、姚曉紅副教授∕博士、秦林副教授/博士、范愛蘭副教授/博士、唐賓教授/博士、王振霞講師/博士、黃嘵波講師/博士、王孝廣講師/博士、楊慧君講師/博士、林乃明講師/博士、杭瑞強講師/博士、申艷艷講師/博士、於盛旺講師/博士、張翔宇講師/博士、柏中朝講師/博士），現每年計畫招收博士研究生2-3名，碩士研究生20-25名。

學科建設

“材料加工工程”二級學科於1986年獲碩士學位授予權，1998年獲博士學位授予權，2001年被教育部評為國家重點學科。現有教授21位，副教授27位，其中博士生導師5位，獲博士學位者8位。現已培養博士19位，碩士67位。正在攻讀博士研究生15位，碩士研究生48位。本二級學科由表面工程研究所及材料科學與工程學院相關專業共同組成，表面工程研究所是本學科主要支撐單位之一。