2018年, 第47卷, 第3期　
刊出日期：2018-03-20

  

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专题——激光表面改性技术
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  TC17钛合金激光冲击温强化的数值模拟研究

  孙博宇, 乔红超, 陆莹, 赵吉宾, 吴嘉俊, 胡太友

  表面技术. 2018, 47(3): 1-6. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.001

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  目的 掌握激光冲击温强化温度对强化效果的影响规律 方法 通过有限元模拟的方式，对TC17钛合金激光冲击温强化温度对残余应力和塑性变形的影响进行了初步研究。结果 随着温度的增加，残余应力先增加后减少，当温度为200 ℃时，表面和深度方向的残余应力最大，此时基体最大残余应力达到?238 MPa。随着温度的增加，塑性变形先增加后减少，当温度为200 ℃时，塑性变形量达到最大。不同冲击顺序会影响材料的流动方向，后冲击的激光使材料向先冲击激光留下的凹坑运动，从而影响材料的表面形貌。仿真分析与验证实验的最大残余应力相差＜5%，从侧面证明了仿真结果的准确性。结论 温度是影响激光冲击温强化效果的重要因素。TC17钛合金在200 ℃时的强化效果最好，所研究的模拟方法为激光冲击强化温度仿真提供了一种新思路。
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  激光除漆对Ti17合金表面组织性能的影响

  胡太友, 乔红超, 陆莹, 吴嘉俊

  表面技术. 2018, 47(3): 7-12. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.002

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  目的 研究激光除漆对Ti17合金表面组织性能的影响机理，探讨激光清洗在去除污染物的同时是否可以改善基材的组织性能。方法 在预处理的试样表面均匀喷涂一层厚度约为50 μm的丙烯酸树脂哑光黑色油漆，采用脉冲光纤激光器在不同功率（10、15、20W）下对试样进行脱漆处理。采用白光干涉表面轮廓仪观测试样表面的三维形貌，采用金相显微镜观察试样表面的微观组织，采用显微硬度测试仪测量试样的表面显微硬度，采用表面粗糙度仪测量试样的表面粗糙度。结果 经过激光除漆处理后的试样表面均出现了大量凹坑和白色褶皱硬化层，表面显微硬度均得到提高，平均增幅在5%左右，表面粗糙度变化不大，在亚微米级。激光功率为15 W时，白色硬化层分布均匀，厚度约为10 μm，表面显微硬度增幅最大，为6.9%，表面粗糙度下降了0.07 μm，清洗效果较优。结论 激光清洗处理通过选取合适的激光参数，可以在去除污染物的同时，一定程度上改善基材的表面性能。
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  脉冲紫外激光和脉冲红外光纤激光表面改性对聚苯硫醚表面化学成分的影响

  陈婷, 杜琦峰, 刘建国, 曾晓雁

  表面技术. 2018, 47(3): 13-19. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.003

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  目的 改善聚苯硫醚（PPS）表面的润湿性和吸附性等相关性能。方法 选择了两种常用的激光器，即波长为355 nm的脉冲紫外激光和波长为1064 nm的脉冲红外光纤激光，在空气中对PPS进行了表面改性研究，探讨了两种激光的能量密度对改性后PPS表面化学成分的影响。结果 两种激光在一定能量密度下对PPS进行表面改性后，X射线光电子能谱法（XPS）能检测到如C=O、COO—、C—O、—SO、—SO2、—SO4等新基团，这可能是由于改性时PPS表面发生了化学键断裂，并与空气中的含氧物种反应生成了新基团。此外还发现，两种激光作用后的PPS表面，化学成分相对含量的变化程度均随能量密度的增加而增加，但由于两种激光与PPS相互作用的方式不同，导致相同能量密度下，脉冲紫外激光作用后的PPS表面化学成分的变化程度比脉冲红外光纤激光作用后的PPS表面更大。结论 脉冲紫外激光和脉冲红外光纤激光在一定能量密度下改性PPS表面，均能使其表面的化学成分发生变化。
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  激光重熔改性WC/Fe等离子喷涂涂层组织及其耐磨性能

  赵运才, 上官绪超, 张继武, 何文

  表面技术. 2018, 47(3): 20-27. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.004

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  目的 改善等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层的组织，增强其耐磨性能，并研究激光重熔涂层在不同温度下的耐磨性能。方法 采用激光重熔技术处理等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层，利用附带能谱仪（EDS）的扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计测试和表征了等离子喷涂涂层在激光重熔前后的组织特征、物相组成及显微硬度，利用摩擦磨损试验机对激光重熔涂层在25、200、400 ℃下的耐磨性能进行了对比考察。结果 等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层呈层状结构，经过激光重熔处理后，其片层状结构和孔隙等缺陷基本消失，且激光熔覆区的顶部组织为等轴晶和细小枝晶，熔覆区的底部组织为胞状晶，涂层与基体结合带区的组织为粗大的树枝晶，涂层与基体形成了冶金结合。激光重熔涂层中的WC、W2C、M23C6及Ni6BSi2等高硬度化合物的弥散强化作用，使得激光重熔涂层的显微硬度约为原等离子喷涂涂层的2倍。激光重熔涂层在25 ℃下的磨损亚表层最完好，在400 ℃时出现了微裂纹。结论 重熔能消除等离子喷涂涂层的各种缺陷，得到组织致密的涂层。重熔涂层在不同温度下表现出不同的磨损机理，在25 ℃下表现出最好的耐磨性能。
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  牙轮钻头轴承表面织构三种加工方法对比分析

  何霞, 李梦媛, 王国荣, 蒋龙

  表面技术. 2018, 47(3): 28-35. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.005

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  目的 研究牙轮钻头轴承上润滑减磨的有效织构加工方法，从而进一步深入牙轮钻头轴承上仿生表面织构的研究。方法 开展精密雕刻、纳秒激光和飞秒激光三种加工方式在牙轮钻头轴承上加工织构的实验，观察加工织构底部形貌，从织构加工尺寸、加工精度、加工对象三个方面对比分析三种织构加工方式的优缺点。结果 精密雕刻技术可获得较规则的织构三维形貌，但不适用加工熔点高的材料，且仅适用于直径大于400 ?m的织构。纳秒激光由于金属熔融堆积效应，织构加工质量较差。飞秒激光技术的加工质量高且不受材料限制，能获得较好的织构轮廓，合理织构直径应小于300 μm。结论 为织构化牙轮钻头滑动轴承的加工方法提供依据。综合织构加工尺寸范围、加工对象和加工精度，飞秒激光加工技术在牙轮钻头轴承上具有良好的应用前景，精密雕刻技术仅在织构尺寸较大时可采用。
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  激光微织构滚动轴承表面润滑性能的数值分析

  华希俊, 许洪山, 陈亚林, 解玄, 徐上, 王成

  表面技术. 2018, 47(3): 36-41. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.006

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  目的 研究圆柱滚子轴承摩擦副织构化表面润滑性能，探讨工况参数（载荷、转速）和微织构几何形貌参数（面积占有率）对油膜平均无量纲压力的影响规律。方法 基于弹性流体动压润滑机理，利用有限长线接触弹流润滑理论建立理论模型，采用有限差分法对Reynolds方程进行离散，并运用多重网格法进行数值分析。结果 在微织构面积占有率Sp=0.095、深度hp=6 μm的前提下，当载荷由100 N升为500 N时，油膜平均无量纲压力随之增大。在微织构面积占有率Sp=0.095、深度hp=6 μm的前提下，当转速由100 r/min升为500 r/min时，油膜平均无量纲压力随之增大。在载荷W=200 N、转速n=200 r/min的前提下，当微织构面积占有率由0.05升为0.15时，油膜平均无量纲压力随之增大；当微织构面积占有率由0.15升为0.25时，油膜平均无量纲压力随之减小。结论 圆柱滚子轴承微织构表面的油膜平均无量纲压力随着载荷和转速的增大而增大，随着微织构面积占有率的增大而先增大后减小。
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  TC11钛合金表面微凹坑织构皮秒激光加工工艺

  华希俊, 王成, 郝静文, 陈亚林, 解玄, 符永宏

  表面技术. 2018, 47(3): 42-47. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.007

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  目的 研究皮秒激光加工工艺参数对微凹坑形貌的影响规律。方法 采用FSLAB-50-05激光器搭建的激光器平台对TC11钛合金工艺试样进行表面微加工，通过WYKO—NT1100型表面三维形貌测试仪获得表面微凹坑织构形貌，分别记录微加工后的二维与三维形貌图，应用单因素法分析激光重复频率、激光持续时间和激光功率对微凹坑形貌的影响规律。结果 在激光功率为10 W、激光持续时间为0.12 ms的前提下，当激光重复频率由50 kHz增加到250 kHz时，微凹坑的直径和深度均呈现出先增大后减小的趋势；在激光功率为10 W、激光重复频率为300 kHz的前提下，当激光持续时间由0.02 ms增加到0.10 ms时，微凹坑直径和深度均随着激光持续时间的增加而变大；在激光重复频率为300 kHz、激光持续时间为0.12 ms的前提下，当激光功率由4 W提升至12 W时，微凹坑的深度随着激光功率的增大而增大，而宽度先增大后减小。结论 皮秒激光微凹坑织构较佳的工艺参数范围为：激光重复频率150~200 kHz，激光持续时间0.04~0.06 ms，激光功率8~10 W。
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  激光熔覆316L不锈钢涂层组织和性能的研究

  叶四友, 刘建永, 杨伟

  表面技术. 2018, 47(3): 48-53. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.008

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  目的 提高45#钢的使用性能和耐蚀性。方法 以316L不锈钢粉末为熔覆材料，在45钢退火基体表面制备不锈钢熔覆层，采用CCD中心组合设计，利用金相法检测熔覆层的几何形貌参数，利用光学显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）分析熔覆层的显微组织，采用显微硬度计和磨损试验机测试熔覆层的显微硬度和磨损性能，利用电位极化曲线测试熔覆层的耐腐蚀性能。结果 当激光功率为600 W，扫描速度为22.5 mm/s，送粉速率为0.18 r/min时，熔覆层与基体呈良好的冶金结合。熔覆层的硬度在461.3~559.8HV，是基材硬度的2倍左右；磨损量为0.0146 g，是基材的0.1倍；摩擦系数较为稳定，保持在0.5左右，是基材的0.3倍左右；自腐蚀电流密度为3.274×10?7 A/cm2，是基材的0.7倍左右。结论 在45钢表面激光熔覆316L不锈钢涂层后，可有效提高其耐磨性和耐蚀性。
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  冷作模具曲面激光熔覆修复工艺及路径研究

  任德亮, 林齐, 李婷, 齐海波

  表面技术. 2018, 47(3): 54-60. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.009

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  目的 冷作模具在高压力和高冲击力作用下易磨损，传统的修复方式效率慢、自动化程度低，导致冷作模具报废率高，故采用激光熔覆技术对其进行修复，以获得具有优良使用性能的修复层。方法 利用修复质量高、修复速度快的激光熔覆技术与空间自由度大、操作灵活的机器人技术相结合的方法获得熔覆层，基于组织观察、硬度分析和摩擦磨损实验观察检测熔覆层质量。结果 熔覆最佳工艺参数为：功率1500 W，扫描速度2 mm/s，载气6 L/min，送粉器转速10 r/min，搭接率1/2。熔覆层硬度为350~430HV，远高于基体硬度。结论 沿曲面短边方向由下往上做“之”字形扫描，熔覆效果最优。多道多层激光熔覆时，下一层的起点相对于上一层的起点偏移1.5 mm，得到的熔覆成形效果较好。微观组织分析表明，熔覆层与基体之间的界面冶金结合，熔覆层主要由致密的树枝晶组成。熔覆层的耐磨损性能明显优于基体。
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  宽带激光熔覆非晶合金涂层界面组织结构

  王彦芳, 孙旭, 宋增金, 李娟, 石志强

  表面技术. 2018, 47(3): 61-65. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.010

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  目的 提高材料的表面性能和开拓非晶涂层的应用。方法 将Fe-Cr-Si-P非晶态合金粉末预涂覆于304L不锈钢基材表面，采用宽带激光熔覆技术制备非晶涂层。通过光学显微镜和扫描电镜分析涂层的微观组织结构和界面组织特征。采用FLUENT软件建立宽带激光熔覆的流场模型，并模拟激光熔池内的流场分布。结果 涂层组织具有明显的分层结构，涂层界面区为平面晶和外延树枝晶，涂层中部区域为大面积非晶区，涂层表面为等轴树枝晶，且界面外延生长层的高度随激光扫描速度的增大而减小。激光熔池的流动为对流机制，熔体流动速度在熔池中部出现了低谷，最大速度出现在熔池表面，在熔池下部流体也会出现一个速度峰值。峰值距熔池底端的距离随着扫描速度的增加而减小。结论 宽带激光熔覆的Fe-Cr-Si-P涂层由非晶和树枝晶结晶相组成，涂层组织为分层结构。熔池底部峰值距熔池底端的距离随着扫描速度的增加而减小，且与外延生长层厚度的实测距离基本吻合。建立了激光工艺参数与外延生长层厚度的关系模型，为宽带激光熔覆大面积非晶涂层的可控制备提供了理论依据。
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  U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层工艺参数优化的研究

  雷靖峰, 祁文军, 谢亚东, 韩会

  表面技术. 2018, 47(3): 66-71. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.011

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  目的 研究U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层的最佳工艺参数。方法 首先通过单道单因素试验初步选取激光功率、送粉量、扫描速度和光斑直径4个工艺参数，然后进行4因素3水平的单道正交试验，以熔覆层的宽度、高度和稀释率作为判断熔覆层质量的指标，做极差分析，最后得到最优工艺参数并分析了熔覆层的显微硬度及显微组织。结果 单道单因素试验及单道正交试验得到的工艺参数均为：激光功率1500 W，送粉量4 g/min，扫描速度6 mm/s，光斑直径2.2 mm。通过单道正交试验极差表分析发现，工艺参数对质量指标的影响程度不同，对熔覆层宽度的影响为扫描速度＞送粉量＞激光功率＞光斑直径，对熔覆层高度的影响为送粉量＞扫描速度＞光斑直径＞激光功率，对熔覆层稀释率的影响为送粉量＞光斑直径＞扫描速度＞激光功率，对比发现送粉量是熔覆层的最大影响因子。熔覆层的显微硬度最高可达到1170HV，是基体的3.7倍。结论 在U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层，可以制备出光滑且紧密结合的熔覆层，且表面硬度明显提高。
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  激光冲击改善W6Mo5Cr4V2（M2）高速钢刀具材料耐磨性的研究

  吴健, 周建忠, 孟宪凯

  表面技术. 2018, 47(3): 72-77. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.012

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  目的 研究激光冲击强化（LSP）技术对M2高速钢材料表面抗磨损性能的影响。方法 采用高功率短脉冲的强激光束对M2试样进行激光冲击处理，然后用显微硬度计测量试样冲击区横截面上的纵向显微硬度，用磨损试验机对冲击处理前后的试样进行磨损实验。结果 在铝箔涂层、流水约束层作用下对M2高速钢试样进行激光冲击强化处理，试样强化层中的奥氏体晶粒显著细化。试样冲击区横截面上形成了由表及里的纵向显微硬度梯度，获得了深约0.6 mm的硬化层，表层材料显微硬度峰值高达70HRC左右，比基体硬度提高10%左右。激光冲击处理后的M2试样表面较光洁，磨痕较少，磨痕底部相对平滑，犁沟深度较浅，磨损量较小，稳定磨损阶段较长，表面呈现较好的抗咬合性和较高的耐磨性。结论 经激光冲击处理后，M2高速钢材料强化层所获得的较细晶粒和较高硬度有效改善了表面抗磨损性能，进一步提高了M2高速钢刀具的切削性能与使用寿命。
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  金属3D打印技术的研究

  蒲以松, 王宝奇, 张连贵

  表面技术. 2018, 47(3): 78-84. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.013

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  3D打印或增材制造是一种采用逐层材料堆积的方式直接从数字模型制造零件的新方法，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。这种无模具的制造方法可以在短时间内生产出高精度、完全致密的金属零件。3D打印具有零件设计自由、零件复杂性、轻量化、零件整合和功能设计等特点，故金属3D打印在航空航天、石油天然气、海洋、汽车、模具制造和医疗领域中的应用受到特别的关注。首先简要介绍了金属3D打印技术的基本原理、特点及分类，然后重点介绍了几种金属3D打印技术——选择性激光烧结技术（SLS）、选择性激光熔化成形技术（SLM）、直接金属激光烧结技术（DMLS）、电子束熔化成形技术（EBM）和激光工程化净成形技术（LENS），包括技术的基本原理、优缺点及其具体应用领域。最后对金属3D打印技术的优势、目前面临的主要问题及未来发展趋势进行了总结与展望。
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  激光冲击强化TC17钛合金室温和高温拉伸性能研究

  曹子文, 杨清, 高宇

  表面技术. 2018, 47(3): 85-90. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.014

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  目的 分析激光冲击强化对钛合金室温和高温拉伸性能的影响。方法 用YAG纳秒脉冲激光器对TC17钛合金板状拉伸试样表面进行双面激光冲击强化，脉冲能量为25 J，脉冲宽度为15 ns，光斑尺寸为4.2 mm×4.2 mm，搭接率为10%，强化1次。通过室温及400 ℃下拉伸试验，获得强化前后试样的抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率，利用X射线衍射法测试拉伸前后试样表面的残余应力，并在扫描电镜下观察拉伸试样断口微观形貌。结果 室温拉伸试验时，激光冲击强化对TC17钛合金的室温抗拉强度和伸长率几乎无影响，但强化后的室温屈服强度下降约6.1%，有/无强化试样均没有明显的屈服点，距离强化试样断裂位置10 mm的表面残余压应力较拉伸前下降约12%。400 ℃拉伸试验时，激光冲击对TC17钛合金的高温抗拉强度和屈服强度均影响较小，有/无强化试样均出现明显的屈服点，距离强化试样断裂位置10 mm的表面残余压应力较拉伸前下降约44%。结论 激光冲击强化在TC17钛合金表面引入显著的残余压应力分布，对屈服强度具有一定程度的影响。强化后试样的屈服强度与拉伸过程中残余压应力松弛速率有关，室温拉伸过程的残余应力松弛较高温拉伸过程慢，试样内部的平衡拉应力区更容易先发生屈服。这是造成室温拉伸屈服强度小幅降低的主要原因。
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  镍基钎料对45#钢激光熔覆镍基WC合金熔覆层缺陷的影响

  周昌欢, 林晨, 张娟娟, 王清春, 杜圣恩

  表面技术. 2018, 47(3): 91-95. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.015

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  目的 改善Ni60A+WC合金粉末激光熔覆中裂纹和气孔等缺陷性能。方法 在Ni60A+WC合金粉末中添加膏状镍基钎料（BNi-1a）改善激光熔覆层的裂纹和气孔缺陷。使用Rofin FL020光纤激光器，在1 kW功率、扫描速度为4 mm/s、光斑直径约为2 mm的条件下，对经过烘干的预涂覆合金熔覆层进行激光加工处理。通过显微硬度测试评价熔覆层的硬度，通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对熔覆层形貌、相组织进行分析，并通过UMT和表面形貌仪对熔覆层的摩擦系数和耐磨性进行评估。结果 在Ni60A+WC合金粉末中添加膏状镍基钎料（BNi-1a），优化了Cr和C合金相的组成，使熔覆层的裂纹和气孔等缺陷明显减低。添加膏状镍基钎料的熔覆层的摩擦系数约为0.45，熔覆层的摩擦系数大约降低了18%。同时熔覆层的耐磨性也有所提高，未添加膏状镍基钎料的熔覆层磨痕横截面积约为0.70?10?3 mm2，而添加膏状镍基钎料的熔覆层横截面积约为0.50?10?3 mm。结论 镍基钎料（BNi-1a）的加入可以有效减少熔覆层的裂纹和气孔等缺陷，同时提高熔覆层的耐磨性，但是使熔覆层的硬度有一定的降低。
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  TC17钛合金激光冲击强化实验研究

  张恭轩, 吴嘉俊, 高宇, 桓恒, 胡太友, 乔红超, 陆莹

  表面技术. 2018, 47(3): 96-100. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.016

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  目的 探索更为高效的激光冲击强化方式，提高TC17钛合金板片的疲劳寿命。方法 先采用设备4个光路对TC17钛合金板片进行强化，强化试验结束后，应用LXRD-X射线应力分析仪测定其表面残余应力，再对板片进行表面粗糙度测试。选取新的板片进行应力分布测试，确定TC17钛合金板片在一阶弯曲振型下的应力水平，然后在该应力水平下对经冲击强化和未经冲击强化的板片进行疲劳对比试验。结果 板片表面产生了残余压应力层，在相同激光能量下，椭圆形光斑强化区域的残余应力大约是方形光斑强化区域的1.33倍，且椭圆形区域各点残余应力数值相差更小。强化区域的表面粗糙度为0.25～0.34 mm，未强化区域的表面粗糙度为0.13～0.16 mm。疲劳试验时，未经激光冲击强化的板片均在6～11 min内发生断裂，而经激光强化后的4块板片中，1块未断裂，另外3块分别在59、381、709 min断裂。结论 激光冲击强化对材料性能起到了强化作用，且椭圆形光斑的强化优于方形光斑。强化后，板片的表面粗糙度增加了1倍，疲劳寿命提高了52倍。
表面强化及功能化
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  印刷电解法制备具有可控微纳结构的防结霜铜金属功能表面

  颜兴艳, 陈广学

  表面技术. 2018, 47(3): 101-107. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.017

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  目的 提出一种在金属表面制备可控的微纳结构的方法，改善金属表面的疏水性。方法 利用丝网印刷快速制备可控微细图案，电解加工快速加工出微细结构，化学氧化法制备出纳米结构，从而成功地在铜表面制备了具有微米纳米复合结构的超疏水表面。在此过程中，首先通过丝网印刷辅助电解加工制备有序微圆柱阵列，然后利用化学氧化在微圆柱表面制备纳米结构，通过扫描电子显微镜（SEM）和接触角来表征铜表面的超疏水性能，用质量变化法研究了铜表面的抗结霜性能。结果 丝网印刷的圆形掩膜直径为140~160 μm，电解加工后，圆柱直径为130~140 μm，高度为15 μm左右。SEM测试结果表明，用15wt%FeCl3溶液进行蚀刻，在铜表面出现了圆柱阵列的微纳复合结构。用氟硅烷乙醇溶液改性微纳复合结构圆柱阵列铜表面时，最大接触角为155°，表现出超疏水性能。抗结霜测试表明，所测试的超疏水表面的抗结霜性能显著增强。结论 印刷电解法可以制备出形状和尺寸可控的微结构，对微结构进一步处理可得到微纳复合结构。该结构可以构成超疏水表面，且具有抗结霜性能。
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  聚酰亚胺薄膜表面改性处理方法研究

  田晓娟, 王丹, 李中华, 黄俊晓, 高原

  表面技术. 2018, 47(3): 108-114. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.018

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  目的 利用聚酰亚胺（PI）可溶解于碱性溶液的特性，探究碱溶液改性处理PI基材表面的实验方法。研究NH3?H2O、NaOH和KOH等碱溶液的浓度、温度、时间和处理条件的不同与PI表面改性效果之间的关系，确定最佳改性处理方法。方法 用不同浓度的NH3?H2O、NaOH和KOH溶液在室温或水热条件下处理PI基材。用正交试验确定水热条件的最佳碱浓度、温度和处理时间。样品处理前后的接触角变化用接触角测量仪测定，透光率用紫外可见分光光度计表征，拉伸强度和断裂伸长率用智能电子拉力机测定。结果 实验得出的最佳表面处理条件为：25 μm 厚度的PI基材采用1.0 mol/L NH3?H2O溶液，室温下处理30 min；50 μm 厚度的PI基材采用0.05 mol/L NaOH溶液，水热温度120 ℃，时间90 min。结论 对于厚度为25 μm的PI基材，1.0 mol/L NH3?H2O溶液处理后，表面接触角降低至45°，说明NH3?H2O溶液可有效提高较薄PI基材的表面亲水性。KOH处理后的PI基材亲水性显著提高，但碱液浓度不易控制。采用NaOH水热表面改性方法，能较好地改善PI基材的表面亲水性，从而提高基材与无机涂层之间的界面粘附性。
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  电化学刻蚀法制备铝合金超疏水表面及其润湿性转变

  赵树国, 陈阳, 马宁, 李景春, 单宝峰

  表面技术. 2018, 47(3): 115-120. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.019

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  目的 通过简易环保的方法在铝合金基体上制备超疏水表面。方法 采用电化学刻蚀和空气中保存法在铝合金基体上制备超疏水表面，用扫描电子显微镜、粗糙度测量仪和光学接触角测量仪对所得样品的微观形貌、表面粗糙度和润湿性进行分析。结果 水滴在铝合金表面的接触角随着保存时间的增加而增大，电化学刻蚀所得超亲水表面逐渐表现出超疏水特性。12 d后表面趋于稳定，水滴在铝合金表面的接触角和滚动角分别为(152.3±4.5)°和(6.4±2.2)°。随着电化学刻蚀时间的增加，铝合金表面的润湿性减小。热处理可以使超疏水表面转为超亲水表面，在空气中保存后表面又恢复疏水性。结论 试验所用中性环保的NaCl溶液作为电解液，极大地降低了试验对人体和环境的危害。并未使用有害的二次化学涂层作为表面能修饰材料，提高了试验的安全性和超疏水表面的稳定性。通过此简单环保的电化学刻蚀和空气中保存的方法成功地在铝合金基体上制备出了超疏水表面，所得表面展现出良好的疏水特性。
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  灰色关联改进TOPSIS的二维超声挤压表面质量研究

  任元超, 郑建新, 段玉涛

  表面技术. 2018, 47(3): 121-126. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.020

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  目的 获得二维超声挤压最优工艺参数，并研究工艺参数以及其交互作用对工件表面质量的影响。方法 采用正交试验法对7075-T651铝合金进行二维超声挤压加工试验，运用熵权法确定表面粗糙度和显微硬度的影响权重，结合灰色关联法和TOPSIS法构建最优表面质量评价模型，以此获得最佳表面质量时的最优工艺参数，并基于极差分析获得工艺参数以及其交互作用对工件表面质量的影响结果。结果 经二维超声挤压加工后，零件表面粗糙度值显著降低，表层显微硬度大幅提高，建立的评价模型可准确获得最优工艺参数。结论 最优工艺参数为：静压力300 N，挤压速度30 m/min，进给量0.1 mm/r。此时表面粗糙度Ra值约为0.41 μm，显微硬度约为378HV。工艺参数间的交互作用对零件表面粗糙度、显微硬度和表面综合质量的影响远大于主效应，对表面综合质量起主要影响作用的是挤压速度分别与静压力、进给量间的交互作用。
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  抛光涂层硬质合金刀片加工钛合金的耐用度分析

  胡自化, 袁彪, 秦长江, 汤爱民, 毛美姣, 罗胜, 杨志平

  表面技术. 2018, 47(3): 127-134. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.021

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  目的 提高涂层硬质合金刀具加工钛合金的切削性能及加工效率。方法 采用化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）对经过磨削加工的YG8硬质合金车削刀片前刀面进行抛光预处理，并使用CVD与PVD涂层工艺制备涂层。运用单因素试验法，对抛光涂层硬质合金刀片进行切削TC4钛合金的刀片耐用度试验，分析钛合金加工过程中刀具种类及切削参数变化对刀片耐用度的影响规律。采用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析刀片的磨损机理。结果 经过化学机械抛光处理后，硬质合金刀片的平均粗糙度由87 nm降低为19 nm，降低幅度达78.2%。相同切削参数时，抛光CVD硬质合金刀片的耐用度最大程度上比磨削CVD硬质合金刀片提高了75%，抛光PVD硬质合金刀片的耐用度最大程度上比磨削PVD硬质合金刀片提高了8.3%。可见采用化学机械抛光对硬质合金刀片进行加工是提高刀片表面平整度及耐用度的重要途径。结论 抛光CVD硬质合金刀片的耐用度优于磨削CVD硬质合金刀片，抛光PVD硬质合金刀片的耐用度优于磨削PVD硬质合金刀片。
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  RFID抗干扰镀层制备及其抗干扰性能影响

  李海宽, 阳培翔, 邹耀邦, 徐刚

  表面技术. 2018, 47(3): 135-139. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.022

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  目的 为了将RFID技术应用到仿金属类包装领域，研究一种RFID抗干扰金属镀层制备技术，同时研究抗干扰镀层厚度对RFID标签可识别读取距离的影响。方法 利用铟锡合金（铟锡质量比1:9和2:8）或纯铟（铟含量99.9%以上）等金属特性，采用在塑料表面进行前处理、喷涂UV底漆、真空蒸发镀膜、喷涂UV面漆等加工工艺，得到一种厚度约为200~300 nm的RFID抗干扰金属镀膜层。采用扫描电镜和真空蒸发镀膜原理，分析了RFID抗干扰金属镀层呈岛状模式的生成过程。将RFID标签紧密粘贴在抗干扰金属镀膜层表面，分别采用Voyantic RFID标签测试系统和手持式RFID读写器，测试了RFID标签在不同抗干扰合金镀层表面的可探测识别距离。结果 采用上述方法制成的RFID抗干扰金属镀层，贴上芯片频率为920~925 MHz的RFID标签，利用专用RFID读写器读取，均能够正常识别读取。利用Voyantic RFID标签测试系统得到RFID标签可探测读取距离在 68.0~83.0 cm之间，利用手持式RFID读写器得到RFID标签可探测读取距离在 28.0~33.2 cm之间。同时研究得出，镀膜层厚度对RFID标签可识别读取距离有一定影响，随着镀膜次数的增加，合金金属镀膜层厚度随之增加，而RFID标签可识别读取距离逐渐减小。对于部分合金，当合金金属镀膜层厚度达到一定值时，RFID标签可识别读取距离接近零。结论 有效解决了RFID技术的金属干扰问题，达到了RFID技术在仿金属包装领域能够正常使用的目的。
表面摩擦磨损与润滑
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  MoS2-Al复合薄膜高温摩擦学性能研究

  杨保平, 高斌基, 张斌, 强力, 高凯雄, 张俊彦

  表面技术. 2018, 47(3): 140-147. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.023

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  目的 提升MoS2薄膜在高温环境下的润滑性能。方法 应用非平衡磁控溅射技术共溅射MoS2靶和Al靶沉积MoS2-Al复合薄膜。通过场发射扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、纳米压入仪和CSM牌高温摩擦磨损试验机，评价MoS2-Al复合薄膜表面及断面形貌、微观结构、机械性能和高温环境下的摩擦学性能，并通过奥斯巴林显微镜观察磨痕及磨斑形貌。结果 温度超过400 ℃时，Al含量（原子数分数）为18.3%的MoS2-Al复合薄膜表现出了优异的高温润滑性能，摩擦初始阶段的摩擦系数保持在0.07左右，平均摩擦系数低至0.172，比纯MoS2薄膜的摩擦系数降低了64%，摩擦曲线十分稳定。结论 当薄膜中Al的添加量为18.3%时，Al的引入在不破坏MoS2结构时起到了自身优先氧化的作用，从而保护了MoS2结构不被破坏，使MoS2-Al复合薄膜在高温环境下的润滑能力得到了显著提升。
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  振动对冰级船海水管道冲蚀磨损的影响及防护

  孙强, 徐立, 邹祥岩, 黄长绪, 汤冰

  表面技术. 2018, 47(3): 148-152. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.024

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  目的 研究海水管道在振动工况下受冰晶颗粒的冲蚀磨损规律，提出极地船海水管道系统优化措施，保障船舶在极地区域安全航行。方法 通过CFD（计算流体动力学）中的离散相模型、冲蚀磨损模型和动网格技术，研究不同振动工况下冰晶两相流对水平和竖直方向布置的90°弯管冲蚀磨损特性，预测管道使用寿命变化情况。结果 弯管磨损严重区域随振动工况发生改变，振动对水平弯管的磨损比对竖直弯管的大；振幅一定时，竖直弯管使用寿命均高于水平弯管，水平弯管从218.64 d降低到最小的12.75 d，竖直弯管从332.40 d降到43.12 d。振幅为1 mm时，水平弯管在频率为10~20 Hz之间出现使用时间转折突变的现象，从112.01 d增大到173.24 d，然后又大幅减小。结论 振动对90°海水管道的使用寿命产生显著影响，80 Hz、2 mm振动工况的管道使用寿命比无振动时减少了205.89天。
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  流线型孔板流量计液固两相流冲蚀磨损数值模拟

  蒋硕硕, 吴玉国, 杨鸿麟, 宋博, 刘萌

  表面技术. 2018, 47(3): 153-158. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.025

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  目的 探究在管输液固两相流体时，固体颗粒对孔板流量计造成的冲蚀磨损。方法 运用基于欧拉-拉格朗日算法的DPM模型，对液固两相流体计量工艺中孔板流量计的冲蚀问题进行数值仿真，预测孔板流量计在液固两相流体流量计量工艺中易发生冲蚀磨损的区域。探究入口液相速度、固体颗粒粒径以及等数量颗粒冲击壁面时，固体颗粒粒径对孔板最大冲蚀速率的影响，并对比管输液固两相流体时，固体颗粒粒径对不同形状的孔板造成的冲蚀磨损速率大小。结果 在孔板流量计的突缩管段易产生严重的液固冲蚀失效，最大冲蚀速率随着液相入口速度的增大而增加。当固体颗粒的质量流量相等时，最大冲蚀速率随着颗粒粒径的增加而减小；当单位时间内流经孔板的固体颗粒数量相等时，冲蚀磨损速率随着固体颗粒粒径的增加而增大。在液固两相流管道体系中，固体颗粒对凸型孔板造成的冲蚀磨损行为最弱。结论 大颗粒对孔板的冲蚀磨损比较严重，在孔板计量过程中应严格注意。在流体中存在大量大颗粒时，采用凸型孔板流量计能有效改善冲蚀磨损情况。
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  载荷及摩擦频率对Al-Mg2Si复合涂层摩擦性能的影响

  范春, 龙威, 周小平

  表面技术. 2018, 47(3): 159-164. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.026

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  目的 研究载荷及摩擦频率对Al-Mg2Si复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法 用高速往复摩擦磨损测试仪考察了不同载荷及摩擦频率下的Al-Mg2Si复合涂层的摩擦系数，并用SEM和超景深三维显微镜检测分析磨痕的表面形貌、磨痕深度和体积，对比分析载荷及摩擦频率的影响。结果 载荷一定时，随着摩擦频率的增大，摩擦系数呈下降趋势，体积磨损率呈上升趋势。频率为3 Hz时，摩擦系数最小，为0.50；体积磨损率最大，为166.08×10?4 mm3/(N?mm)。频率从1 Hz增至3 Hz时，摩擦系数减少了0.65，体积磨损率增加了3.1倍。频率一定时，随着载荷的增加，摩擦系数和体积磨损率均呈增加趋势。载荷为15 N时，摩擦系数和体积磨损率最大，分别为0.93和126.27×10?4 mm3/(N?mm)。载荷从5 N增至15 N时，摩擦系数增加了0.27，体积磨损率增加了0.4倍。结论 与载荷相比，摩擦频率对Al-Mg2Si复合涂层摩擦性能的影响更大。
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  混杂纤维增强低树脂基摩擦材料磨损机理及性能研究

  钟厉, 陈梦青, 罗明宝, 刘力

  表面技术. 2018, 47(3): 165-171. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.027

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  目的 改善刹车片摩擦材料的耐磨性和降低制动噪声。方法 通过正交试验设计摩擦材料配方，利用极差分析法探究混杂纤维对低树脂基摩擦材料性能的影响，并采用扫描电子显微镜观察摩擦材料磨损表面和磨屑的微观形貌，使用能谱仪分析磨屑的元素组成，以研究其磨损机理。结果 混杂纤维增强低树脂基摩擦材料具有良好的耐磨性，其洛氏硬度维持在50~80HRM之间，剪切强度均处于11~16 MPa的适宜范围。随着树脂的质量分数从8%逐渐增加到10%，混杂纤维增强树脂基摩擦材料磨屑中O元素的质量分数降低了33.7%，Cu元素的质量分数降低了20.1%。结论 丁腈胶粉对摩擦材料磨损率的影响最大，铜纤维对摩擦系数的影响最大，且铜纤维在摩擦过程中会在摩擦表面形成一层“转移膜”，可以导出摩擦产生的高热量，从而缓解热衰退。酚醛树脂含量的变化影响摩擦材料的磨损机制，随着树脂含量的增加，摩擦材料由疲劳磨损转变为磨粒磨损。
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  磁控溅射Ti膜对AZ91镁合金耐磨耐蚀性能的影响

  李丽, 杨妙, 张俊

  表面技术. 2018, 47(3): 172-175. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.028

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  目的 通过表面镀Ti膜提高AZ91镁合金的耐磨性能。方法 通过直流磁控溅射方法在AZ91镁合金表面镀Ti膜，用拉伸实验法在电子万能实验机上测定薄膜的附着强度，用原子力显微镜观察薄膜与基体的界面形貌，并分析不同溅射参数时膜基的结合能力。通过湿摩擦实验分析两种试样的耐磨性能，采用JsM-670lF冷场发射型扫描电子显微镜观测两种试样磨损后的表面形貌。采用动电位极化曲线测试装置测得两试样的极化曲线，从而判定其耐腐蚀能力。结果 通过直流磁控溅射方法制备的Ti膜和AZ91镁合金基体的结合能力与溅射时间有关，当溅射时间为6 min时，膜基结合能力最佳，但结合其他两项参数，所制备试样采用的时间应为4 min。AZ91镁合金镀Ti膜后磨损率降低，腐蚀电流降低，腐蚀电位升高。结论 直流磁控溅射方法镀Ti膜提高了AZ91镁合金的耐磨耐蚀性能。
表面失效及防护
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  涂层厚度对再制造零件失效形式的影响

  温飞娟, 董丽虹, 王海斗, 吕振林, 底月兰

  表面技术. 2018, 47(3): 176-182. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.029

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  目的 研究不同厚度涂层的再制造零件在弯曲疲劳情况下的失效形式。方法 利用电弧喷涂对零件进行再制造处理，并进行四点弯曲疲劳实验，利用扫描电镜对不同厚度涂层的再制造零件断口形貌进行观察，研究不同厚度涂层的疲劳裂纹萌生、扩展以及断裂方式。结果 疲劳裂纹萌生形式主要为多源疲劳失效，在疲劳裂纹的扩展过程中，不同平面内扩展的裂纹相交，形成了台阶形貌。当涂层厚度为100、200 μm时，裂纹主要萌生于四点弯曲实验中应力最集中的部位，萌生于涂层和基体之间，并逐渐地向涂层和基体扩展，直至试样断裂。而涂层厚度为300、400 μm时，裂纹萌生部位主要集中于四点弯曲疲劳试验中应力最大部位的两侧，并呈对称式分布，裂纹在界面处连接，使得涂层和基体产生分层现象，之后分层部位处裂纹沿着基体方向扩展，直至试样断裂。结论 涂层厚度不同，整个系统的失效模式也不同。对于较薄的涂层，裂纹模式主要为垂直于涂层-基体界面的裂纹，此时拉伸失效占主导。对于较厚的涂层，界面裂纹为主要的裂纹模式，此时剪切失效占主导。
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  高压高产气井应急试采过程中采气树抗冲蚀性能分析

  张恩搏, 曾德智, 李双贵, 陈东波, 李丹丹, 朱红钧

  表面技术. 2018, 47(3): 183-190. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.030

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  目的 研究高压高产气井在大排量应急试采工况下，日产量和日出砂量对气固两相流采气树冲蚀行为的影响。方法 运用CFD数值模拟方法，在Eulerian和Lagrangian坐标系下求解气体-颗粒、颗粒-壁面间的相互作用，并捕捉颗粒运动轨迹。采用用户自定义函数（UDF）编写冲蚀磨损方程，分析日产量和日出砂量对于采气树冲蚀速率、冲蚀位置和颗粒轨迹的影响。结果 日产量由100万方增加到1000万方时，采气树内气体流速逐渐增大，最大流速为当地音速365 m/s，最大冲蚀速率则由4.14×10?8 kg/(s?m2)增大至3.462×10?7 kg/(s?m2)。气体从采气树四通内流入两翼支管发生节流，压降随日产量的增加而增大。当日产量为1000万方时，最大压降为1.52 MPa；当日产量超过300万方，气体流入旁通支管时，压降形成的流动功将大部分颗粒直接带入支管，造成主要冲蚀区域由四通内壁扩大至旁通支管内壁。当日出砂量由7.7方增大至38.5方时，最大冲蚀速率由7.121×10?8 kg/(s?m2)增大至3.462×10?7 kg/(s?m2)。结论 日产量和日出砂量均与冲蚀速率呈正相关关系，控制应急试采日产量是降低采气树冲蚀速率的有效方式。
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  超声喷丸对钢基体表面发黑膜耐蚀性的影响

  吴桐, 张留艳, 蒋俊杰, 刁铮亮, 李浩博, 黎颖

  表面技术. 2018, 47(3): 191-195. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.031

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  目的 通过对低碳钢基体进行超声喷丸前处理来提高其表面高温碱性发黑膜的耐蚀性。方法 采用超声喷丸的方法在低碳钢表面获得剧烈变形层，达到组织细化的效果，并分别在超声喷丸处理前后的钢表面制备高温碱性发黑膜。通过微观观察、电化学极化曲线、电化学阻抗谱测试及全浸泡腐蚀试验，研究喷丸处理对转化膜形貌和耐蚀性的影响。结果 超声喷丸处理后，钢基体表层组织显著细化、均匀化，喷丸表面形成的发黑膜结晶颗粒细小、均匀、致密。该膜层与未喷丸表面的发黑膜相比，自腐蚀电位提高了170 mV，自腐蚀电流密度降低了85%，膜层电阻增大1倍以上，并且耐盐水浸泡能力增强。结论 超声喷丸的方法可以用于低碳钢表面的前处理，以提高其后续发黑膜的耐蚀性。
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  植物缓蚀剂的制备方法与研究方向

  王霞, 任帅飞, 蒋欢, 侯丽, 周雯洁

  表面技术. 2018, 47(3): 196-202. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.032

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  缓蚀剂能够有效抑制金属在酸性介质中的腐蚀，但是多数有机合成类缓蚀剂对环境和人体都有危害。综述了应用于酸性介质中的天然植物绿色缓蚀剂，总结了植物缓蚀剂制备过程中的各类提取方法，包括浸泡法、索氏提取法、超声波提取法等。阐述了失重法、量子化学法等研究手段的优缺点，以及植物缓蚀剂性能改善的技术。植物缓蚀剂的作用机理属于物理化学作用机理范畴。在实际研究中,选取恰当、方便的提取方法，以作用机理为理论指导，借助先进的研究手段对植物提取物进行分析表征,能够进一步推动植物缓蚀剂的研究。此外,对植物缓蚀剂的发展做出了展望,扩大植物缓蚀剂的提取范围，实现植物缓蚀剂的工业化生产、多样化应用，将成为其以后的发展方向。
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  TiO2光生阴极保护纳米薄膜研究进展

  段体岗, 马力, 张海兵, 许立坤, 侯健, 邢少华, 辛永磊

  表面技术. 2018, 47(3): 203-209. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.033

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  光生阴极保护是一种新型的电化学保护方法，近年来成为腐蚀防护领域的研究热点。TiO2薄膜具有光生电子-空穴对分离能力优异、稳定性良好、价格低廉等优点，在光生阴极保护技术中具有突出优势。首先介绍了TiO2薄膜光生阴极保护原理，随后介绍了TiO2薄膜材料的不同制备方法，包括溶胶-凝胶法、阳极氧化法、水热法、热分解法、电泳沉积法和磁控溅射法等。接着针对目前TiO2薄膜材料存在的问题，阐述了不同掺杂/复合改性方法，主要有掺杂金属和非金属、表面金属沉积、纳米碳材料复合和半导体复合等。同时，总结了不同TiO2涂层/金属体系（TiO2/不锈钢体系、TiO2/铜体系和TiO2/碳钢体系等）的光生阴极保护研究进展。最后，对TiO2光生阴极保护技术今后的发展进行了展望，指出拓展TiO2薄膜的光吸收范围，提高TiO2光生电子-空穴对的分离效率，获得高结合力、高耐磨性、抗老化的TiO2涂层，将是未来光生阴极保护领域的重要发展方向。
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  45CT和NiCr/Cr3C2涂层在模拟烟气中的热腐蚀行为

  倪进飞, 洪嘉, 刘光明, 李茂东, 彭昱晨, 张民强

  表面技术. 2018, 47(3): 210-216. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.034

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  目的 采用超音速火焰喷涂技术在P12钢表面制备45CT和NiCr/Cr3C2涂层，研究两种涂层样品的热腐蚀行为和机理。方法 将样品表面涂覆75%Na2SO4+25%NaCl（质量配比）混合盐膜后，置于650 ℃含0.15%SO2（体积分数）的模拟烟气中进行腐蚀，间隔一定时间取出样品进行质量称取，获得腐蚀动力学曲线。采用XRD、SEM/EDS对喷涂层和热腐蚀产物的成分、形貌、物相进行分析。结果 采用超音速火焰喷涂制备的涂层结构致密、孔隙率低。腐蚀过程中样品整体表现为增重，但增重过程中有失重，NiCr/Cr3C2后期失重比45CT严重。 45CT和NiCr/Cr3C2涂层均生成了耐蚀性良好的致密Cr2O3，而NiCr/Cr3C2涂层样品在涂层/基体界面还生成了氧化物和硫化物层，易导致涂层与基体界面弱结合。结论 在650 ℃含0.15%SO2的模拟烟气条件下，45CT涂层样品表现出了比NiCr/Cr3C2更好的抗热腐蚀性能。
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  塔河油田单井注采交替缓蚀剂的筛选与复配研究

  李芳, 郝义磊, 羊东明, 许艳艳, 姜云瑛, 胡松青

  表面技术. 2018, 47(3): 217-223. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.035

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  目的 有效治理注采交替工况对井下管柱造成的严重腐蚀，促进缓蚀剂技术在塔河油田的广泛应用。方法 采用红外光谱法验证了四种有机缓蚀剂的主要成分，测试了缓蚀剂的理化性能，采用失重法评价了缓蚀剂在塔河油田井下注采交替工况的缓蚀效率，并利用电化学方法研究了两种缓蚀剂的复配性能。结果 四种缓蚀剂的有效成分分别为油酸酰胺、芳香酮曼尼希碱、油酸咪唑啉和苄基喹啉盐，理化性能测试全部通过。其中，芳香酮曼尼希碱和油酸咪唑啉在井下注采交替工况下具有良好的缓蚀性能，缓蚀效率分别达到73%和67%。油酸咪唑啉和芳香酮曼尼希碱的复配能进一步提升缓蚀效率，当芳香酮曼尼希碱和油酸咪唑啉的质量比为1:3时，复配缓蚀剂的缓蚀效率能达到90%。结论 芳香酮曼尼希碱-油酸咪唑啉复配型缓蚀剂是一种适用于塔河油田注采交替工况的缓蚀剂。
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  TiAl-Nb基合金高温抗氧化研究进展

  贾平平

  表面技术. 2018, 47(3): 224-230. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.036

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  TiAl-Nb基合金具有优异的综合性能，在先进飞行器及武器等耐高温部件中有巨大的应用潜力，但其高温抗氧化性能无法满足实际使用需求。综述了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护方面的研究进展，包括TiAl-Nb基合金的多元合金化、表面合金化、抗氧化涂层及其抗氧化机理，通过分析不同氧化防护措施的特性，展望了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护的发展趋势。国内外研究结果显示，通过多元合金化方法改善合金组织，并在氧化过程中促进形成保护性Al2O3而抑制形成TiO2，是提高TiAl-Nb基合金高温抗氧化性能的有效手段。利用表面合金化对合金表面的显微组织和成分进行改善，氧化时促进抗氧化性能优良的Al2O3或SiO2保护膜形成，显著提高了TiAl-Nb基合金的抗氧化性能。但高温下合金化层与基体之间的Al、Si、Ti等元素的互扩散会加剧合金化层的退化，进行表面多元合金化，特别是添加微量活性元素，对促进保护性氧化膜的形成及抑制互扩散有良好效果。通过制备表面抗氧化涂层，在氧化时生成保护性氧化膜，阻碍O的内扩散，能够起到良好的高温抗氧化作用，但需要解决涂层/基体合金的结合力较差和反应扩散等问题，制备复合涂层或扩散阻挡层是解决上述问题的有效途径。
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  猪殃殃草提取物在盐酸中对Q235钢的缓蚀作用研究

  张欣, 文家新, 刘云霞, 杨秀梅

  表面技术. 2018, 47(3): 231-236. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.037

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  目的 开发盐酸清洗领域的天然绿色缓蚀剂。方法 通过95%乙醇浸提法从猪殃殃草茎叶中提取植物缓蚀剂，用红外光谱（FTIR）表征了其主要官能团，采用失重法、极化曲线和电化学阻抗（EIS）谱研究了其在1 mol/L盐酸介质中对Q235钢的缓蚀性能，并探讨了缓蚀机理。结果 猪殃殃草提取物可明显减缓Q235钢在1 mol/L盐酸介质中的腐蚀，属阴极控制为主的混合型缓蚀剂，缓蚀效率随其浓度的增加而增大，当其质量浓度达到1.2 g/L时，25 ℃下的缓蚀效率可达82%以上，受浸泡时间的影响不大。其缓蚀机理为“几何覆盖效应”，有效缓蚀成分在Q235钢表面的吸附符合Langmuir等温式，吸附平衡常数为10.62 L/g，且属于物理吸附。结论 在1 mol/L盐酸溶液介质中，猪殃殃草提取物对Q235钢的缓蚀作用明显，是一种在盐酸清洗领域有一定应用价值的环境友好型缓蚀剂。
膜层材料与技术
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  聚苯乙烯薄膜表面粘弹性行为的纳米压痕研究

  张强, 张丽, 王晓云, 阿依江?布胡达西, 王玉玉, 黄以能, 卫来

  表面技术. 2018, 47(3): 237-243. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.038

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  目的 通过研究聚苯乙烯薄膜不同深度下的加载力曲线，分析得到其随着深度的不同而导致测量硬度和模量的差异，研究聚苯乙烯薄膜表面粘弹性行为，从而为高分子薄膜受限效应的理论和应用探索提供参考和借鉴。方法 采用纳米压痕方法对聚苯乙烯薄膜样品（厚度约500 nm）进行了系列纳米压痕测量与分析。结果 加载速率较低时，其加载曲线与P-h2关系会发生不同程度的偏离。加载速率为0.01、0.02、0.03、0.06、0.1 mN/s时，P-h2关系中的指数从1.609逐渐增大到1.628。通过在最大载荷时保载60 s，得到了压入深度随时间变化的关系，进而计算得到蠕变柔量，并根据Zener模型拟合得到压入深度为300~400 nm时，薄膜样品存在具有不同粘弹性的两种结构。而根据不同压入深度的卸载曲线，得到样品的硬度和折合弹性模量都在压入深度约为200~400 nm的区域存在粘弹性的非均匀现象。结论 在不同压入深度处存在两种不同的粘弹性结构，根据当前人们普遍接受的高分子薄膜层模型，这两种结构分别对应聚苯乙烯薄膜样品的自由表面层和本体层。
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  α-SiC粉体化学镀铜及其对铁基复合材料性能的影响

  种详远, 甄明晖, 仇溢, 宗亚平, 曹新建, 张跃波

  表面技术. 2018, 47(3): 244-249. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.039

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  目的 优化α-SiC颗粒化学镀铜工艺，改善α-SiC/Fe之间的界面浸润性和匹配性，提高α-SiC/Fe复合材料的力学性能。研究α-SiC粒径大小和镀液工艺对镀铜的影响以及镀铜对α-SiC/Fe复合材料力学性能的影响。方法 在对α-SiC颗粒粗化、敏化和活化后，采用化学镀覆的方式对5、10、15、20 μm四种不同粒径的α-SiC进行表面镀铜。采用SEM和XRD对镀层的表面形貌和物相进行表征，采用SEM对α-SiC/Fe复合材料的显微组织进行观察。结果 4种粒径的α-SiC表面都成功地镀上了铜，且α-SiC颗粒粒径越小，表面积越大，镀速越高。确定了化学镀液的最佳工艺：温度65 ℃，溶液pH值9~11，SnCl2加入量9 g/L，PdCl2加入量1.5 g/L。镀层形貌为凹凸不平的铜粒子集合体，物相为α-SiC、Cu和少量的Cu2O。5、10、15、20 μm的α-SiC颗粒镀铜提高了α-SiC/Fe复合材料的致密度、抗拉强度和延伸率，镀铜后致密度分别提高了0.62%、0.73%、0.95%、1.06%，抗拉强度分别提高了5.58%、10.97%、11.63%、13.02%，延伸率分别提高了6.35%、12.35%、10.19%、10.37%。结论 α-SiC的粒径和镀液工艺显著地影响着镀速和镀层形貌。镀铜能够有效地改善α-SiC/Fe复合材料的界面缺陷，提高其力学性能。
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  球磨制备Mo-B-Co-Cr热喷涂复合粉体研究

  白小波, 陈枭, 邓雅雄

  表面技术. 2018, 47(3): 250-255. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.040

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  目的 通过机械球磨加粘结破碎法制备可用于超音速火焰喷涂制备MoB-CoCr涂层的Mo-B-Co-Cr复合粉末。方法 通过机械球磨加粘结破碎法制备m(MoB):m(CoCr)分别为1:1、2:1和3:1复合粉末，研究所制备的三种复合粉末的组织形貌及物相，并将所制备的m(MoB):m(CoCr)=1:1复合粉末进行超音速火焰喷涂实验制备MoB-CoCr涂层，研究所制备涂层的组织结构。采用扫描电子显微镜观察粉末和涂层的形貌，通过X-射线衍射仪分析复合粉末的物相，通过图像法测量涂层的平均孔隙率和厚度。结果 制备的三种复合粉末各相之间结合良好，组织形态呈近球形。经过X-射线衍射发现，三种复合粉末中未发现杂质及氧化现象，复合粉末的物相主要为Mo、Co和Cr三相，随着MoB质量比的增加，复合粉末中Mo相的峰值逐渐增高。通过对m(MoB):m(CoCr)=1:1复合粉末进行超音速火焰喷涂技术制备涂层，发现所制备的MoB-CoCr涂层形态呈典型的层状结构，涂层组织致密性较好，且涂层各相间及涂层与基体界面结合良好。结论 采用机械球磨加粘结破碎法可制备近似球形的Mo-B-Co-Cr复合粉末，通过超音速火焰喷涂技术可成功制备组织结构较好的MoB-CoCr涂层。
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  电子工业中电沉积金镀层的应用与发展

  朱晶

  表面技术. 2018, 47(3): 256-261. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.03.041

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  金镀层具有良好的导电性、耐腐蚀性、稳定性等特点，在半导体、集成电路、电子元器件产品等方面具有重要的应用价值。随着电子产品零件表面镀金的重要性日益提升，国内外一直在提高镀金工艺技术的稳定性、镀层功能性方面进行了大量研究，而且在多种电子工业产品中的关键镀金技术研究方面开展的工作也越来越深入。从不同的角度综述了目前电子及相关行业中应用电镀金层及电镀金技术的情况，探讨了电镀金层及电镀金技术在电子工业领域的应用进展，分析了在不同基体材料表面沉积金层的技术（如制作薄膜基板的导带、线路板的接地通孔及上下层互连通孔、键合点、焊盘及空气桥等），介绍了镀金层的主要功能（如抗变色和抗化学腐蚀性能，低的接触电阻和导电性，高温下的抗氧化性能，贮存过程中的焊接性能，物理、机械性能等）。对电子行业现代化带动镀金技术的发展与需求，提出了开发和应用无氰镀金技术以及学科交叉对促进镀金技术发展的趋势，肯定了镀金技术对电子领域科技进步的贡献。