2022年, 第51卷, 第11期　
刊出日期：2022-11-20

  

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专题——面向航空航天部件服役安全的表面处理技术
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  激光冲击铝合金微结构演化及力学行为的分子动力学模拟

  朱熠奇, 殷艳, 周留成, 易敏

  表面技术. 2022, 51(11): 1-9, 57. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.001

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  目的 揭示激光冲击铝合金的微结构演化过程及塑性变形机制，探究残余应力产生的机理，为激光冲击提升铝合金力学性能提供理论参考。方法 基于分子动力学模拟，采用活塞冲击法实现多晶铝合金(Al-Mg-Zn-Cu)在不同加载速度下的冲击强化。利用共邻分析法和位错提取法，研究铝合金的微结构演化过程、位错分布以及激光冲击影响铝合金力学性能的内在机理。结果 在冲击波加载阶段，当高速冲击波作用时，铝合金出现大量滑移系，产生高密度位错。在保载阶段，位错集中在晶界附近，导致多晶铝合金发生晶界塑性变形。在卸载阶段，不同类型位错之间进行了相互转化。铝合金两端晶粒和晶界的塑性变形，导致了残余压应力的产生。对完全卸载后的铝合金进行单轴拉伸模拟，发现0.7 km/s和1.0 km/s的冲击速度下，残余压应力抵消了部分拉伸应力，变形晶界附近产生新的位错，且晶界发生迁移和合并，导致极限应力分别提升15%和22%。结论 激光冲击对Al-Mg-Zn-Cu铝合金的微结构及力学性能影响显著，在高速冲击波作用下，铝合金两端发生剧烈的塑性变形，导致残余压应力的产生。单轴拉伸时，残余压应力抵消了部分拉伸应力，且铝合金晶粒内发生原子变形产生新的位错，同时晶界发生运动，最终使得极限应力增大，铝合金的力学性能得到提升。
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  空间环境因素对涂层型自润滑关节轴承磨损寿命影响规律及机理

  魏澳博, 马国政, 李国禄, 雍青松, 郭伟玲, 邢志国, 王海斗

  表面技术. 2022, 51(11): 10-19. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.002

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  目的 探究典型空间环境因素对涂层型自润滑关节轴承寿命的影响。方法 通过非平衡磁控溅射技术在GE17型关节轴承表面沉积了H-DLC(含氢类金刚石)薄膜，并使用自主研发的关节轴承磨损试验机，分别在大气、真空、原子氧侵蚀、紫外辐照4种环境下，对关节轴承进行了全寿命试验，通过扫描电子显微镜和白光三维轮廓仪等仪器，对关节轴承内外圈磨痕进行了表征。结果 在不同环境下关节轴承磨损过程中的摩擦扭矩信号和摩擦面温度信号都可以作为轴承磨损失效的物理信号，但是温度信号的突变点要早于扭矩信号;在大气、真空、原子氧侵蚀、紫外辐照4种环境下，关节轴承平均磨损寿命分别为87.48、30.55、17.06、29.37 h，轴承在4种环境下都主要发生黏着磨损和磨粒磨损，在原子氧侵蚀后的轴承还存在一定的氧化磨损。此外，轴承内圈磨损比轴承外圈更加严重，轴承外圈更容易吸附大量球状磨屑。结论 真空环境导致轴承内外圈产生的摩擦热不能快速排出，因此轴承摩擦接触面温度较高，H-DLC薄膜性能下降，导致轴承磨损寿命大幅度降低，原子氧侵蚀会导致H-DLC薄膜部分氧化分解，在原子氧侵蚀后轴承磨损寿命进一步降低，而紫外辐照对轴承磨损寿命影响不大。
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  基于声发射信号的铝合金LSP弹塑性波传播规律探究

  李耿, 张志芬, 秦锐, 都正尧, 温广瑞, 何卫锋

  表面技术. 2022, 51(11): 20-34. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.003

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  目的 为提高激光冲击强化(LSP)的声发射(AE)监测精度，结合AE监测技术与LSP弹塑性波理论，探究LSP过程中弹塑性波传播规律。方法 首先，基于弹塑性波理论设计LSP试验，采用AE监测技术实时获取冲击信号，并测量冲击后铝合金7075的塑性变形程度。然后，基于AE信号的时域波形，提出包络欧式距离法，确定对加工质量敏感的感兴趣片段(FOI)。进一步基于FOI，结合实际加工条件，定义了新的累积AE波形熵特征。最后，基于AE信号的多模态和非平稳信息，定义瞬时峰值能量曲线(IPEC)，并进一步提取相关特征，从而探究弹塑性波传播规律、衡量传感器优劣。结果 仅包含弹性波的AE信号波形明显区别于弹塑性双波，塑性波传播速度明显落后于弹性波。包络欧式距离法确定的FOI能很好地定位弹塑性波。相较于AE波形熵，累积AE波形熵特征能很好地区分不同程度的弹塑性波。对比弹性波，塑性波主要集中在中低频段(200 kHz以下)。IPEC曲线精准确定31 kHz模态为塑性波的主要成分。进一步提取的峰值变化量 和峰值延迟时间 表明:相较于谐振传感器，宽频传感器对塑性波更加敏感。结论 所提方法和特征分别从时域和时频域上探究了弹塑性波的传播规律，所得的结论为规范和提高LSP的AE监测技术提供了理论支持与指导。
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  基于声发射与关键帧选择的LSP表面硬度监测

  都正尧, 张志芬, 秦锐, 李耿, 温广瑞, 何卫锋

  表面技术. 2022, 51(11): 35-44. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.004

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  目的 提高激光冲击强化(Laser Shock Peening，LSP)表面硬度的在线检测能力，探究声发射信号关键帧对LSP表面硬度分类识别性能的影响。方法 在LSP处理期间声发射弹性波(Acoustic Emission，AE)具有与材料内部晶格位错和塑性变形密切相关的动态信息，是激光冲击强化在线监测的一种极具潜力的手段。但其高采样频率导致大量的实时计算，对在线监测技术的工业应用提出了巨大的挑战。为解决这一问题，提出了注意力权重统计方法获取激光冲击强化过程中声发射信号的关键帧。结果 四通道传感器各自的关键帧信号长度相比原始信号的有效长度均大幅度减少，最大可减少83.74%，相比原始数据每一轮测试(350个冲击样本)，最大可减少57.37%的测试时间。关键帧信号的模型识别准确率最高可达到97.04%，相比原始数据集提升了2.93%。结论 与原始声发射信号相比，关键帧信号得到了更高的测试准确率，同时有效地减少了数据量。基于关键帧数据集的最高准确率和最短测试时间，评价了4种不同传感器中信号采集的最佳传感器，其结果可作为LSP质量监测领域的参考。
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  激光冲击强化MB8镁合金的工艺分析及摩擦磨损性能研究

  延黎, 吴昊年, 田乐, 徐培文, 邓涛, 聂祥樊

  表面技术. 2022, 51(11): 45-57. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.005

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  目的 通过激光冲击强化技术的加工硬化效应改变MB8镁合金表面硬度及粗糙度，显著提高其抗磨损性能。方法 在不同功率密度、搭接率、冲击次数下对MB8镁合金激光冲击强化处理，通过非球面测量仪和显微硬度计分析材料表面粗糙度和显微硬度的影响规律，结合不同载荷下滑动摩擦磨损试验后的电镜图像，揭示激光冲击强化改变镁合金材料粗糙度、硬度从而影响耐磨性能的机理。结果 经激光冲击处理后镁合金硬度明显提高，表面硬度最大增幅达30.2%，同时形成了梯度硬化层。随着材料硬度的提升，其质量磨损率明显下降，耐磨损程度得到了显著改善，强化后镁合金的平均质量磨损率降幅可达28.73%。结论 试验冲击区域的粗糙度与激光功率密度呈正相关，与搭接率呈负相关，粗糙度随着冲击次数呈现先下降后升高的变化趋势。材料的硬化程度随着激光功率密度、搭接率和冲击次数的提高而增大，冲击次数的影响最为明显，激光功率密度次之，搭接率的影响最弱。低载条件下材料以磨粒磨损为主，而在高载荷条件下材料磨损过程伴随着疲劳磨损，强化效果有限。
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  表面机械研磨处理对纯铜棘轮行为的影响:宏微观试验与本构模拟

  杨康, 赵建锋, 何风, 阚前华, 赵君文, 张旭

  表面技术. 2022, 51(11): 58-69. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.006

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  目的 通过金属表面纳米化试验机制备出梯度结构纯铜，提升纯铜材料的疲劳寿命，并揭示其背后的机理。方法 通过系统的宏观力学性能测试、微观组织表征以及本构模拟探究了表面机械研磨处理(Surface Mechanical Attrition Treatment，SMAT)对T2纯铜棘轮行为的影响。结果 循环变形试验结果表明SMAT纯铜样品的循环失效圈数明显多于未处理纯铜样品的循环圈数，且SMAT纯铜样品在循环过程中的累积塑性变形明显小于未处理纯铜样品的累积塑性变形，即棘轮应变明显小于未处理纯铜样品的棘轮应变。电子背散射衍射(Electron Back Scattered Diffraction，EBSD)和X射线衍射分析(X-Ray Diffraction，XRD)表征发现:经过SMAT后，材料的晶粒尺寸均呈现由处理表面到材料芯部逐渐减小的梯度分布。且SMAT时间越长，样品的总位错密度越大。此外，基于应变梯度塑性理论模型对SMAT前后纯铜的单拉及循环变形响应进行了有限元模拟，模拟结果显示累积塑性应变沿深度方向(SMAT冲击方向)呈梯度分布，最大几何必需位错密度以及最大等效应力均出现在模型的次表层。同时，当模拟的循环圈数相同时，代表SMAT样品的梯度结构模型的棘轮应变明显低于代表未处理样品的均匀模型的棘轮应变。结论 循环变形试验结果表明SMAT对于T2纯铜的棘轮应变有抑制作用，有限元模拟进一步揭示了SMAT对于棘轮应变的抑制效应以及背后的机理。
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  Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层制备及高温摩擦学行为研究

  尚伦霖, 张广安, 何东青, 李文生

  表面技术. 2022, 51(11): 70-79. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.007

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  目的 基于表面耐高温薄膜和高承载金属陶瓷涂层性能优势协同的设计思想，制备Cr3C2-NiCr/ TiSiN-CrAlN复合涂层，提高硬质薄膜机械性能和不同温度下的摩擦学性能。方法 采用超音速火焰喷涂(HVOF)和电弧离子镀(AIP)技术制备Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层，通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米压入仪、划痕仪和高温摩擦磨损试验机等对复合涂层的微观结构、机械性能和不同温度下的摩擦磨损行为进行系统研究。结果 Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层微观结构致密，界面结合良好，其顶层耐高温薄膜由CrAlN结合层和TiSiN-CrAlN交替多层构成，总厚度约6.7 μm，低于不锈钢表面直接沉积TiSiN-CrAlN薄膜的厚度(约9.6 μm)。Cr3C2-NiCr支撑层微观结构和形貌影响其表面沉积TiSiN-CrAlN薄膜的结晶性。Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有优异的机械性能，其纳米硬度和弹性模量分别高达(37.3±2.6)GPa和(506.1±10.6)GPa，结合力相比不锈钢表面TiSiN-CrAlN多层膜显著提高。得益于Cr3C2-NiCr支撑层的引入，复合涂层在不同温度下的摩擦因数和磨损率均比单一薄膜的低，其摩擦因数在900 ℃下可稳定保持在0.44左右，磨损率约为3.13×10^?5 mm³/(N.m)，表现出良好的高温摩擦学性能。此外，磨损机制分析表明，500 ℃以下主要为磨粒磨损和黏着磨损，摩擦因数较大、不稳定，但磨损率基本不变;700 ℃时由于Cr3C2-NiCr层的支撑作用而无明显的疲劳磨损，氧化磨损发生;900 ℃时氧化磨损主导，摩擦界面生成主要成分为TiO2、Cr2O3的摩擦反应膜。结论 采用HVOF和PVD相结合的方法在不锈钢表面制备的Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有良好的机械性能和优异的高温摩擦学性能，可进一步改善耐高温薄膜的综合性能，具有良好的应用前景。
研究综述
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  磨料射流加工技术的发展与研究现状

  胡焰, 陈加东, 戴庆文, 黄巍, 王晓雷

  表面技术. 2022, 51(11): 80-98. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.008

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  与其他加工技术相比，磨料射流因具有无热损伤、高柔性、材料适用性强等特点，一直是国内外学者研究的热点。近年来，磨料射流被广泛用在微切割、微流道制备、表面抛光等领域，其发展趋势已经由宏观尺度向微观尺度转变，由粗加工向精加工转变。从射流的本质或根源来看，传统技术主要分为(磨料)水射流、浆体射流和磨料气射流。首先对上述各射流技术的发展背景、工作原理进行了综述。此外，还介绍了最近出现的多相射流和高压浆体射流等新技术。面对复杂的应用需求，如何挑选出合适的射流技术是一个难题。鉴于此，对各磨料射流技术的射流速度、工作压力、射流束直径、侵蚀轮廓和加工机理进行了深入分析和比较。最后对各磨料射流技术在微流道制备和表面光整加工等领域的应用情况以及存在的问题进行了论述，并详述了多相射流和浆体射流在表面抛光方面的优缺点。结果表明，磨料气射流拥有低压高速的优点，可以快速地去除材料。磨料气射流的缺点是射流易发散，需要结合掩模制备微流道。目前，掩模磨料气射流能加工宽度低至10 μm的微流道。浆体射流和磨料水射流的射流束直径已经可低至50 μm，能直接在表面刻蚀出大于50 μm的微流道。抛光应用中，浆体射流的材料去除率远低于磨料气射流，但表面粗糙度要好。考虑到两者的优点，多相射流试图在磨料气射流和浆体射流之间建立一个桥梁。同时，与浆体射流的W形侵蚀轮廓相比，多相射流的U形侵蚀轮廓更有利于表面抛光。
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  锂离子电池正极材料改性研究进展

  阴启昊, 高波, 尹俊太, 付海洋, 胡亮

  表面技术. 2022, 51(11): 99-112, 195. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.009

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  在高里程新能源动力汽车、电网储能以及5G通信的大背景下，高能量密度的锂离子电池成为了当下研究的热点。而正极材料的比容量大小将直接影响电池的能量密度，因此亟需对正极材料进行改性以改善其性能指标。综述了层状、尖晶石状、橄榄石状正极材料的结构特点及电化学性能，包括晶体结构、电子结构、循环稳定性、离子迁移速率及倍率能力等，比较了各类正极材料的优劣，并对常用的改性手段进行了相应总结。归纳了各类典型的正极材料存在的问题及其发展瓶颈，其中包括晶型变化、导电性能差、电压衰减、电解液侵蚀等，并分析了引起容量损失的因素，如高开路电压引起的电化学极化、材料组成元素的配比、电极/电解液界面的表面活性等。在此基础上，重点综述了近年来针对不同类型正极材料的改性研究进展，其中阴、阳离子掺杂，表面包覆有机物或无机物，特殊形貌设计，选择合适的电解液和黏结剂等手段能有效改善正极材料的比容量及结构稳定性。最后以现有的改性方法及电池体系为理论基础，对今后改性手段的发展趋势以及将正极材料应用于其他电池体系的可能性进行了展望。
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  防/疏冰涂料的机理及其发展趋势

  郭乐扬, 李文戈, 吴新锋, 姜涛, 张士陶, 张杨杨

  表面技术. 2022, 51(11): 113-125, 163. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.010

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  防/疏冰涂料在冬季低温灾害以及极端冰冻天气所带来的损失面前显得尤为重要，因此解决表面结冰这一问题吸引了大量学者进行研究和讨论。将防/疏冰涂料的机理分为结构型和物理化学型，前者主要形式为在基材表面构建微纳米粗糙结构，后者主要形式为在涂料中添加可以通过自身的物理化学性质防止水滴滞留表面、延缓结冰或使冰易从表面脱落的材料。首先将结构型防/疏冰的微观机理按提出时间的进程进行总结，主要有Young方程、Wenzel方程和Cassie-Baxter方程，然后将现有文献中构建微纳米级粗糙结构的主要方法进行分类。其次，同样将物理化学型防/疏冰的微观机理按提出时间的进程进行总结，物理化学型防/疏冰材料主要有低表面能、光热、相变材料，研究中常将这2种防/疏冰机理结合使用以达到最佳效果。最后展望了防/疏冰涂料的发展趋势，在未来研发过程中，其稳定性、广泛适用性和经济实用性应被充分考虑，这三者并非完全独立，而是相辅相成，可以提升防/疏冰涂料应用的深度和广度，积极响应市场的需求。另外，制定统一的性能测试标准也将更好地助力防/疏冰涂料的研究。
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  输氢管线钢防止氢脆研究进展

  朱永强, 宋维, 李雨霞, 徐小雪, 曹宇, 冯孟, 李腾蛟, 周奕骐, 齐建涛

  表面技术. 2022, 51(11): 126-137, 163. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.011

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  氢能已经成为未来非常规能源的主要组成部分，其集输管道多依赖现有的油气管道。输氢管线钢氢脆(Hydrogen embrittlement，HE)的相关研究备受关注，但目前仍没有完整的理论解释所有氢脆行为，传统防氢脆的方法仍有许多问题亟待优化和攻克。概述了输氢管线钢的发展及不同型号管线钢的化学成分;归纳了氢脆失效概念及氢脆发生机理(弱键理论、氢促进局部塑性变形理论、氢压理论及氢吸附降低表面能理论)，以及氢脆的影响因素，包括材料、氢含量、温度和应变速率等4种影响因素。在此基础上，综述了防氢脆的主要方法，即通过改变管线钢内部或表面组织结构及化学成分可以提升输氢管线钢的力学、物理及化学等性能。重点综述了热处理工艺，添加钒、铜等金属元素，冷处理—喷丸处理和电镀改性等4种防氢脆方法。探讨了有关输氢管线钢氢脆行为在线监测技术的发展现状，并展望了输氢管线钢防氢脆的研究方向。
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  表面残余应力影响因素和调控技术的研究进展

  程勇杰, 王燕霜, 林江海, 黄鹏程, 申玉海

  表面技术. 2022, 51(11): 138-152. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.012

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  残余应力的存在在一定程度上影响了工件的疲劳寿命和抗腐蚀能力等，调控工件内部残余应力的分布在工程应用上具有很高的研究价值，合理调控应力能够有效抵抗工件表面的裂纹萌生，提高工件表面整体完整性。具体阐述了残余应力的概念和分类;分别从铣削、磨削和焊接角度归纳了传统加工过程中残余应力的产生机理及其对材料性能的影响;对相关残余应力检测技术的原理和优缺点进行论述;概述了残余应力有限元计算方法;综述了各种加工方法下，工艺参数对工件表面残余应力产生的影响;针对优化工艺参数调控残余应力无法满足工件的整体性能需求，归纳了时效法调控残余应力的机理;综述了能够进行应力调控的表面强化处理技术，包括机械作用下的孔挤压强化、超声振动磨削、喷丸工艺、超声滚压和激光冲击、能量外部输入下的高能声束调控技术、高能量密度脉冲电流和激光辐照应力调控技术。此外，针对单一表面强化处理技术调控残余应力的不足，概述了超声挤压-激光冲压、激光冲击-超声滚压以及激光冲击-喷丸等相关的复合表面强化工艺。最后，指出了表面强化处理技术处理复杂曲面，以及复合表面强化工艺是未来表面完整性加工的发展方向。
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  摩擦表面定域润滑研究进展及发展趋势

  胡瑞, 陈威, 许春霞, YANG Yue

  表面技术. 2022, 51(11): 153-163. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.013

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  面向环境保护和资源节约使用的呼声，应用少量润滑剂实现摩擦表面定域可控润滑的研究越来越受到关注。基于润滑剂定域润滑效应，从定域润滑的形成机制、润滑层结构、润滑种类、润滑效果和定域与微观-宏观域关联等角度进行探索研究。概述了近年来国内外关于定域润滑的研究进展，从润滑约束角度概述了外力约束型、空间封闭约束型、表面形貌约束型和表面物化约束型等不同形式的定域润滑，同时对其成因及润滑机理进行了阐述，并对不同约束方式之间的耦合润滑效果研究，得出不同定域因素间会产生影响，且作用效果相似的约束方式之间耦合影响会明显增强。此外，系统性地阐述了定域润滑在数学模型理论研究、实验研究、仿真分析等方面研究的发展概况，并分析了定域润滑在摩擦过程中的润滑效应及其优势与不足。最后分析了目前定域润滑研究中存在的问题和拓展方向，并提出其可在多种影响因素耦合方面重点研究的建议。
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  多巴胺表面修饰在医疗领域的研究进展

  刘雨晗, 刘德, 王意, 王虎鸣, 曹攀

  表面技术. 2022, 51(11): 164-173. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.014

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  多巴胺(DA)及其聚合物聚多巴胺(PDA)含有邻苯二酚基团、氨基等大量活性官能团，使其具有良好的黏附性、生物相容性、反应活性和还原性，被广泛用于医疗器械材料、船舶材料、传感器件材料、药物运输等材料表面的改性，其中对医疗器械材料表面的修饰研究前景尤为广阔。分析了多巴胺的理化特性及相关功能，归纳了多巴胺在生物工程材料上的应用，包括增强材料的骨组织再生能力和提高材料表面细胞的黏附、增殖等。在此基础上，重点综述了近年来多巴胺在医疗领域的改性研究进展，其中多巴胺对骨修复及骨移植材料的修饰包括复合材料和高分子材料等，多巴胺对牙种植体及牙修复材料的修饰包括纳米金属材料和合金材料等，多巴胺对新型医疗材料的修饰包括人工血管、人工韧带材料和医用膜材料等。阐述了改性材料的优缺点和作用，以及多巴胺如何对材料表面进行改性来弥补材料的缺陷。针对不同材料的多巴胺改性，分别从制备方法、实验对比结果等方面进行归纳。最后展望了多巴胺表面修饰技术的发展方向。
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  辅助阳极在电弧离子镀和磁控溅射技术中的应用和研究进展

  赵栋才, 邱家稳, 肖更竭, 张子扬

  表面技术. 2022, 51(11): 174-185. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.015

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  按照位置分类，概述了3类辅助阳极。第1类布置在阴极附近，能起到吸引电子，增大离化率，并降低沉积温度的效果，同时若有带负电的离子，也会被吸引至阳极;第2类布置在基片的背面，在吸引电子达到阳极的过程中，会增大基片附近工艺气体和沉积物的离化率，正离子在负偏压的引导下会和基底发生碰撞，达到基底活化或者提高膜层质量的目的;第3类为特殊工件类，如管内壁镀膜时通过辅助阳极的布置，提高管腔内等离子体的均匀性，从而增加膜层厚度和质量的一致性。辅助阳极的增加只需在真空室特定位置布置特定形状的阳极即可，即使需要额外引线，只需一个接线法兰口就能完成，非常方便。辅助阳极加载的正电压一般在0至几百伏之间，如果是0，则直接和真空腔室连接即可，必要时串联电阻。辅助阳极技术具有改变离子能量和方向的特点，能起到对大颗粒的抑制作用，能改变到达膜层表面离子的能量，对膜层质量的提高具有重要意义，值得推广。
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  表面改性对碳纤维及其复合材料性能影响的研究进展

  雷红红, 张春丽, 张彩丽, 谢顺利

  表面技术. 2022, 51(11): 186-195. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.016

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  综述了近几年国内外碳纤维表面处理的研究工作，重点报告了目前常用的液相氧化法、等离子聚合法、上浆法3种碳纤维表面处理技术的研究进展。通过总结和对比，分析了3种碳纤维表面处理的作用机理和工艺的优缺点，并综述了3种表面处理技术对碳纤维的表面形貌、强度、浸润性、界面性能以及复合材料的力学性能的影响。在此基础上，指出目前对碳纤维表面处理技术存在的问题，并给出相应的建议，为碳纤维表面处理技术的优化和研究应用提供参考和帮助。
摩擦磨损与润滑
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  织构协同磁流体对30CrMo3A 合金摩擦性能的影响

  赵涛, 王优强, 莫君, 朱玉玲, 何彦, 李梦杰

  表面技术. 2022, 51(11): 196-204, 225. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.017

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  目的 探究不同工况下织构与磁流体对齿轮合金摩擦学性能的影响，并分析其协同作用机理。方法 采用纳秒激光器在30CrMo3A合金表面构造圆形微织构图案。利用UMT–3摩擦磨损实验机分别测试了二酯基磁流体（MF）及其基载液（DOS）在润滑条件下光滑齿轮合金表面（UT）和织构齿轮合金表面（TS）的摩擦学性能。利用激光共聚焦显微镜、扫描电镜和能谱仪观察并分析了不同磨损表面的表面形貌。结果 与UT–DOS相比，TS–DOS、UT–MF和TS–MF均能表现出良好的减摩性能，其中，TS–DOS在低载条件下的减摩效果相对最好，摩擦因数降低了约26.2%，随着载荷的增大，织构磨损严重，减摩效果减弱；TS–MF在不同载荷下的摩擦因数均能降低17%左右。TS–DOS的抗磨效果最好，在低载荷下基本无磨损，在重载荷下的磨损率最大降低了约60.6%，在高载荷下织构表面无法避免黏着磨损。二酯基磁流体会使磨损率增大，但能避免黏着磨损，在与织构的协同作用下，磨损率大幅下降。结论 织构能够有效存储润滑油和磨屑，磁流体有“滚珠”效应，且能够有效处理磨屑，两者的结合提升了合金的摩擦学性能，但是高浓度磁流体中的Fe3O4磁性纳米颗粒在较高载荷下易发生团聚，会加剧微磨削作用。
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  金属波纹管内表面镀层冲蚀性能

  陈智华, 仝玉栋, 张传杰, 刘延波, 陈荣旗

  表面技术. 2022, 51(11): 205-214. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.018

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  目的 在明渠条件下分析挟沙水流对金属波纹管内表面镀层的冲蚀情况，明确冲蚀的机理及特征。方法 采用自主搭建的循环试验水槽平台对金属波纹管涵进行挟沙水流的冲蚀试验。将波纹管设计为A、B、C管段，根据水的流速变化，选取各管段波纹截面及测点。根据不同粒径区间，在0.12、0.24、0.47 mm工况下，冲蚀时间达到200、400、600 h时分别测量各测点，得到内表面镀层在不同工况、不同位置的冲蚀量。结果 采用扫描电镜观察0.47 mm工况下B2波纹段的冲蚀形貌，结果表明，波峰和迎水面位置的冲蚀坑紧密分布，镀层的冲蚀现象最为严重。在1个波纹周期内，沿着水流方向，波峰位置的冲蚀量相对最大，且迎水面镀层的冲蚀量比对称位置背水面的冲蚀量大；在垂直于水流方向的横断面上，中轴线位置的冲蚀量相对最大，两侧逐渐减小。在同等条件下，沙粒粒径为0.47 mm工况下的冲蚀率相对最大，其中T0断面处的最大冲蚀速率达到了6.31 μm/100 h。结论 波纹管内表面镀层因颗粒冲蚀，镀层减薄，直至消失，进而导致波纹管的失效速率加快。波峰位置的冲蚀速率相对最大，以波峰为对称轴，迎水面的冲蚀速率大于对应位置背水面的冲蚀速率。冲蚀速率与沙粒粒径呈线性关系，冲蚀速率随着沙粒粒径的增大而增大。壁面冲蚀速率与近壁面沙粒速度呈幂指数关系，不同横断面的速度指数不同，速度指数最大值出现在波峰断面。
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  表面微坑复合MoS2镍基涂层及摩擦磨损性能研究

  李宾, 刘锡尧, 张君安, 刘波, 卢志伟

  表面技术. 2022, 51(11): 215-225. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.019

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  目的 为解决硬质涂层抗磨与减摩性能难以兼顾的难题，提出并制备出具有优异减摩耐磨性能的表面微坑复合MoS2镍基涂层结构，为抗磨减摩性能统一的涂层设计提供重要依据。方法 以42CrMo轴承钢为基体，采用两种加工方法(在42CrMo轴承钢表面采用激光熔覆制备镍基涂层，在涂层表面电火花加工微坑织构)制备表面微坑复合MoS2镍基涂层，通过球-盘摩擦磨损试验(GCr15对磨球)分别测试3种载荷(2、4、6 N)下42CrMo轴承钢、42CrMo轴承钢表面镍基涂层和表面微坑复合MoS2镍基复合涂层试样的摩擦学性能，并通过先进测试技术(XRD、SEM)分析复合涂层的组织结构及磨痕微观形貌。结果 在不同载荷工况下，镍基涂层的磨损率远小于42CrMo轴承钢，表面微坑复合MoS2镍基涂层的摩擦因数和磨损率均小于镍基涂层和42CrMo轴承钢，在4 N载荷工况下，镍基-MoS2复合涂层具有最低摩擦因数，达到0.36，磨损率为7.41×10^?7 mm³/(N.m)，比镍基涂层试样(26.621 0^?7 mm³/(N.m))降低了72.09%。结论 表面微坑复合MoS2镍基涂层结构中涂层与环氧树脂粘结MoS2固体润滑剂可独立高效发挥自身耐磨、减摩特性，并在不同载荷下发挥协同作用，两种方法复合处理能得到具有良好减摩耐磨性能的表面。
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  预沉积ZnO薄膜对ZnO?MoS2/ZnO复合涂层结构与性能影响

  曹明, 赵岚, 余健, 唐平, 许欢, 钟珮瑶

  表面技术. 2022, 51(11): 226-234, 243. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.020

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  目的 通过优化原子层沉积工艺获取不同厚度ZnO薄膜，研究ZnO薄膜晶体取向对ZnO?MoS2涂层生长结构的影响，获得具有优异摩擦学性能的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。方法 采用原子层沉积法在不锈钢基体上预沉积不同厚度的ZnO薄膜，再用射频磁控溅射技术继续沉积ZnO?MoS2涂层，制备ZnO?MoS2/ZnO固体润滑复合涂层。结果 X射线衍射分析发现，预沉积ZnO薄膜有诱导后续ZnO?MoS2涂层沉积生长的作用，预沉积100 nm厚ZnO薄膜的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层显示出宽化的MoS2 (002)馒头峰，其截面形貌显示为致密的体型结构，获得的摩擦因数最低(0.08)，纳米硬度最高(2.33 GPa)，硬度/模量比显示该复合涂层的耐磨损性能得到提升;X射线光电子能谱分析结果表明，复合涂层表面游离S与空气中水发生反应程度大约为原子数分数5%，显示复合涂层耐湿性能较好;基于原子层沉积ZnO薄膜生长及其对后续ZnO?MoS2涂层生长的影响分析，提出了ZnO?MoS2/ZnO复合涂层磨损模型，阐明了ZnO薄膜对复合涂层结构及摩擦学性能的影响，并以该模型解释了200 nm厚 ZnO薄膜上沉积ZnO?MoS2涂层出现的摩擦因数由高到低的变化趋势及最终磨损失效现象。结论 合适的原子层沉积制备的ZnO薄膜有利于MoS2 (002)取向生长，可有效提升ZnO?MoS2/ZnO复合涂层的摩擦学性能;控制ZnO薄膜厚度，可实现ZnO薄膜与基底及ZnO?MoS2层间界面之间的优化结合，以制得具有较好摩擦学性能及使用寿命的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。
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  氧化对含氟化物共晶耐磨自润滑涂层机械和摩擦学性能影响

  邝子奇, 牛少鹏, 宋佳, 李明康, 苏威铭, 王超, 黄益聪, 曾威, 戴红亮, 黄科

  表面技术. 2022, 51(11): 235-243. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.021

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  目的 考察NiCr/Cr3C2?BaF2/CaF2涂层在高温氧化环境下成分与结构变化，着重研究氧化对涂层机械和摩擦学性能影响。方法 采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备出NiCr/Cr3C2?BaF2/CaF2涂层，对涂层进行700、800、850 ℃氧化处理，借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、力学性能试验机和高温摩擦磨损试验机等设备，比较了喷涂态涂层与氧化处理后涂层的微观结构、物相成分及机械和摩擦学性能。结果 涂层在700 ℃以上氧化环境中，会发生氧化诱导下以氟化物润滑相表面迁移和表面Cr选择性氧化等行为构成的铬酸盐反应。该反应在850 ℃时会使涂层性能形成“嬗变”，在该温度下氧化处理后涂层的结合强度由喷涂态的75 MPa急剧下降至20 MPa，涂层近表显微硬度由735HV下降至190HV;此外，涂层在300 ℃时体积磨损率由喷涂态的2.19×10⁵ mm³/N.m剧增至16.3×10⁵ mm³/N.m。结论 高温氧化诱导下的铬酸盐反应，不仅会破坏涂层中粘结相、耐磨相和润滑相的分布均匀性，而且会使涂层孔洞、裂纹等缺陷显著增加，由此导致涂层的机械和摩擦磨损性能大幅下降。对于工作时摩擦闪温超过800 ℃的含氟化物刷式封严涂层而言，涂层在经历闪点后所发生的性能“嬗变”是其短期失效的重要因素。提高涂层的抗氧化性能、降低高温下铬酸盐反应烈度将会是改善涂层失效的有效方法。
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  稠油热采四通管冲蚀特性影响因素数值模拟研究

  朱丽云, 王森, 王国涛, 石佳瑞, 王振波, 刘岑凡

  表面技术. 2022, 51(11): 244-252, 270. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.022

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  目的 对稠油热采过程中的四通管进行气固两相流冲蚀研究，基于不同影响因素分析其冲蚀变化规律，并构建四通管最大冲蚀速率的预测模型。方法 基于气固两相流理论，构建CFD-DPM-EPM数值模型，研究不同流速、颗粒质量流量以及颗粒粒径对四通管冲蚀的影响，预测四通管最大冲蚀速率发生位置及数值大小，并建立了关联流速、颗粒质量流量和颗粒粒径的四通管冲蚀速率数学模型。结果 在四通管的肩部位置即竖直管与水平管交汇处和竖直管的封闭端顶部两处存在冲蚀，冲蚀模拟结果与实际失效四通管相吻合。随着四通管入口流速的增加，其最大冲蚀速率呈指数形式增长;随着颗粒质量流量的增加，其最大冲蚀速率近似呈线性增长;随着四通管内颗粒粒径增大，其最大冲蚀速率先减小后增大，存在冲蚀速率最小的临界粒径。构建的四通管冲蚀数学模型拟合值同模拟值对比，吻合度很高。结论 四通管出口段肩部位置冲蚀速率高于封闭端顶部位置，肩部为冲蚀磨损高危区。因此在实际应用过程中要重点关注肩部的冲蚀磨损程度并及时进行防护处理，通过局部加厚或添加扰流内构件来减轻肩部冲蚀;同时要适当降低流速并尽可能减少颗粒夹带，以增加四通管使用寿命。
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  法向载荷和速度对β-HMX晶体纳米划痕性能的影响

  曹之鸿, 何洪途, 李洪涛, 李炳宏, 银颖, 余家欣

  表面技术. 2022, 51(11): 253-261. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.023

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  目的 揭示β-HMX晶体在微观尺度下的摩擦和磨损特性。方法 对β-HMX晶体进行镶样抛光，并使用圆锥形金刚石探针在纳米划痕仪上进行定载划痕试验，获得β-HMX晶体在不同法向载荷和滑动速度下的划入深度、残余深度和摩擦因数，再通过光学显微镜表征晶体的表面损伤形貌。结果 当法向载荷从0.5 mN增加到3.5 mN，β-HMX晶体表面摩擦因数约增大2倍，划入深度和残余深度也明显增加，晶体表面发生从弹性变形到塑性变形再到脆性去除3个阶段。当滑动速度从5 μm/s逐渐增加到100 μm/s时，β-HMX晶体表面的摩擦因数减小约17%，划入深度和残余深度缓慢降低，晶体表面损伤形貌无明显区别。结论 β-HMX晶体的摩擦因数随法向载荷的增加而增大，随滑动速度的增加而减小，且黏着摩擦因数大于犁沟摩擦因数。随着法向载荷的增加，划痕的划入深度和残余深度增加，弹性恢复率减小。随着滑动速度的增加，划痕的划入深度和残余深度减小，弹性恢复率增加。另外，随着法向载荷的增加，晶体的损伤形式经历从弹塑性变形到脆性破坏的转变，而随着滑动速度的增加，损伤情况变化不明显，表面损伤机制表现为机械性损伤与去除。
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  离子渗氮对多弧离子镀CrN涂层摩擦学性能的影响

  杨九州, 李立, 张敏, 周少兰, 詹青青, 黄安畏, 杨莉婕, 陈汉宾, 李忠盛

  表面技术. 2022, 51(11): 262-270. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.024

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  目的 采用离子渗氮技术强化40Cr钢基体，以提高大载荷条件下基体表面CrN涂层的耐磨性能。方法 首先采用离子渗氮技术强化40Cr钢基体，再采用多弧离子镀在强化后的基体表面上沉积硬质CrN涂层。采用金相显微镜和扫描电镜观察分析基体和涂层的微观形貌，采用划痕试验测试涂层与基体的结合力，采用维氏硬度表征涂层及基体不同深度的硬度，通过大载荷摩擦磨损试验研究基体强化对涂层耐磨性的影响。结果 经离子渗氮后，40Cr钢基体的表面硬度由380HV提高至879HV，渗层深度达到0.30 mm；多弧离子镀CrN涂层的表面硬度为2 380HV，厚度为33 μm，涂层的结合力达到37.79 N。摩擦磨损试验结果表明，40Cr钢基体的平均摩擦因数为0.92，磨损量为43.1 mg，磨痕宽度和深度分别为1 805、224 μm；经离子渗氮后40Cr钢基体的平均摩擦因数为0.68，磨损量为28.4 mg，磨痕的宽度和深度分别为1 260、156 μm；未强化基体表面CrN涂层的平均摩擦因数为0.55，磨损量为19.4 mg，磨痕的宽度和深度分别为884、89 μm，在摩擦磨损试验中出现了涂层剥落失效现象；经强化后基体表面CrN涂层的平均摩擦因数为0.42，磨损量为2.6 mg，磨痕的宽度和深度分别为328、16 μm，未出现涂层剥落现象。结论 采用离子渗氮强化基体的方法，使基体、渗氮层、CrN涂层形成了硬度梯度，提高了多弧离子镀CrN涂层的耐磨性能，避免在大载荷条件下出现因基体变形引起的涂层脱落失效。
腐蚀与防护
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  基于ISOA?KELM的风机叶片腐蚀速率预测

  孙栋钦, 汤占军, 李英娜, 陆鹏

  表面技术. 2022, 51(11): 271-278, 304. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.025

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  目的 针对风机运行安全问题，建立风机叶片表面腐蚀速率预测模型，实现对风机叶片安全的预警。方法 对风机叶片腐蚀的原理进行分析，探讨复合材料的腐蚀机理，根据现场实测的数据对叶片表面腐蚀速率进行预测。针对海鸥算法(SOA)易陷入局部最优的问题提出了相应的改进方案，采用logistics混沌映射取代了随机选取海鸥初始位置的方式，提高海鸥初始位置的质量;在海鸥位置更新方式中引入了Levy飞行策略，使得海鸥算法有更强的全局搜索能力;采用Metropolis准则，使处于较差位置的海鸥个体也有一定概率被接受，以提高种群多样性。将改进的海鸥算法用于对核极限学习机(KELM)参数的寻优，建立ISOA?KELM风机叶片表面腐蚀速率预测模型。对该模型进行实验，并与SOA?KELM、PSO?KELM、GA?KELM进行预测误差对比。结果 使用ISOA优化KELM提升了KELM的预测精度，获得的平均绝对误差(MAE)为0.457、均方误差(MSE)为0.280、确定系数(R?square)为0.959，均优于SOA?KELM、PSO?KELM、GA?KELM对比模型。结论 用ISOA?KLEM模型建立的风机叶片表面腐蚀速率模型具有更高的预测精度，基于相关环境数据预测的腐蚀速率对风电场的维修计划具有良好的指导作用。
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  Mo含量对FeCoCrNiMox高熵合金等离子喷焊层组织与性能的影响

  张乾坤, 唐俊, 肖逸锋, 杜萌萌, 吴靓, 钱锦文, 贺跃辉

  表面技术. 2022, 51(11): 279-286. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.026

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  目的 研究不同Mo元素添加量对FeCoCrNiMox(x=0、0.5、1、1.5)高熵合金等离子喷焊层组织和性能的影响，以期望获得一种高硬度、耐腐蚀的喷焊层，用于改善传统工模具表面防护与使用寿命的问题。方法 采用等离子喷焊技术在Q235A低碳钢表面制备了不同Mo含量的高熵合金喷焊层，通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)表征其微观组织与相结构，借助显微硬度计和电化学工作站对喷焊层的硬度和耐腐蚀性能进行测试。结果 随着Mo含量x从0逐渐增加到1.5，喷焊层的晶界胞状枝晶组织(枝晶内为白色富Mo相，枝晶间为灰色富Fe、Ni相)逐渐增加，合金微观组织变得细小;喷焊层的硬度由204.4HV0.2增加至706.8HV0.2;喷焊层在3.5%NaCl溶液中呈现出明显的钝化行为，腐蚀电位由?0.753 V增大到?0.412 V，腐蚀电流密度由1.23×10^?4 A/cm²减小到3.80×10^?6 A/cm²，点蚀电位由?0.642 V增大到?0.371 V，具有优异的耐腐蚀性能。结论 所设计的FeCoCrNiMox合金及相应的等离子喷焊工艺，满足对喷焊层高耐磨以及耐腐蚀性的要求，有望应用于传统工模具的表面防护与修复。
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  304不锈钢和5083铝合金在模拟城市地下空间环境中的腐蚀行为对比

  刘璇, 邵晓峰, 高瑾, 李永红, 胡添奇, 梁帅, 宋嘉良, 肖葵

  表面技术. 2022, 51(11): 287-294, 317. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.027

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  目的 研究对比了304不锈钢与5083铝合金在模拟武汉地下空间环境条件下的腐蚀行为。方法 在对武汉工况调研的基础上，设计了符合地下环境特点的室内加速试验谱，包括循环盐雾试验和湿热试验等，以一个加速周期模拟实际服役环境中1 a的腐蚀量;利用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜等方法分析了304不锈钢与5083铝合金的表面形貌、腐蚀产物成分和腐蚀动力学等。结果 根据模拟武汉地下空间环境设计的加速试验，经过5个循环周期后，不锈钢与铝合金均在局部发生不同程度的点蚀，5083铝合金表面钝化膜被破坏，腐蚀产物堆积，而304不锈钢腐蚀轻微。根据拟合结果，不锈钢最大点蚀深度与腐蚀时间时间符合指数函数关系D1=7.637+1.212e^0.517t，形成的腐蚀坑小而深;铝合金符合幂函数关系D2=11.75t^0.699，主要形成宽而浅的腐蚀坑，其宽深比逐渐增加。结论 随着服役时间的延长，304不锈钢在模拟城市地下空间环境中的点蚀深度发展较5083铝合金更快，304不锈钢的点蚀率受地下运行环境的影响逐年增加，而5083铝合金局部腐蚀放缓。
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  304钢表面激光熔覆Stellite12钴基涂层组织及腐蚀性能

  欧阳昌耀, 李艳玲, 王蕊, 白峭峰, 闫献国, 张建广

  表面技术. 2022, 51(11): 295-304. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.028

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  目的 对304不锈钢表面强化处理来提高其耐腐蚀性能。方法 使用激光熔覆技术将Stellite12涂层制备在304钢基体上。使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、三电极电化学工作站对涂层显微组织、元素分布、物相、电化学腐蚀行为进行测试与分析，并对涂层和304不锈钢的耐腐蚀性能进行了对比分析。结果 涂层物相主要由面心立方结构a-Co固溶体、CoCx等化合物组成。由于温度梯度和凝固速度的不同，熔覆层截面下、中、上部呈现出了不同的组织形貌特征:依次由平面晶、胞状晶、树枝晶、细小树枝晶组成。涂层枝晶间为Co和碳化物的共晶组织，枝晶内主要为a-Co的初生相。在进行电化学腐蚀后，涂层的自腐蚀电位为?504.5 mV，304钢的自腐蚀电位为?579.7 mV，涂层的腐蚀电位较304钢偏正，比304钢耐腐蚀。涂层表面出现了腐蚀点，腐蚀点位分布均匀、且程度较轻。304钢表面发生了严重的腐蚀，明显可见深度和面积较大的腐蚀孔洞。结论 Stellite12合金涂层能够有效地提高304不锈钢表面耐腐蚀性能。
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  实验室加速环境下水性快干环氧厚浆底漆老化机理及失效过程

  刘敏, 张海兵, 林冰, 唐鋆磊, 郑宏鹏, 王莹莹, 侯健, 唐聿明, 黎红英, 李平

  表面技术. 2022, 51(11): 305-317. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.029

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  目的 通过实验室循环加速试验模拟海洋大气环境，研究水性快干环氧厚浆底漆在服役过程中的老化机理及失效过程。方法 设计“浸泡?紫外/冷凝?湿热老化循环加速试验”，并借鉴化学配方问题中的混料法设计循环试验中各单因素试验时长，随机生成3组不同时间组合的循环加速试验环境谱。采用电化学交流阻抗法，结合光泽度、色差、硬度、附着力及红外光谱等数据研究底漆的性能变化。结果 在3组不同环境循环试验中，环境1(浸泡24 h?紫外/冷凝72 h?湿热老化48 h)中的底漆破坏程度最严重，硬度下降明显，6个循环周期后失光率、色差显著升高，等级分别为严重失光和严重失色，低频阻抗下降至3.9×10³ ?.cm²;环境2(浸泡/4 h?紫外/冷凝12 h?湿热老化78 h)和环境3(浸泡54 h?紫外/冷凝42 h?湿热老化48 h)中的涂层硬度无明显变化，涂层附着力先上升后下降，试验结束后涂层低频阻抗均下降至2.7×10⁵ ?.cm²。结论 水性环氧厚浆底漆的老化机理为亲水基团引起的水降解和紫外辐照引起的光氧降解间的协同作用，失效过程可分为涂层吸水、涂层/金属基体界面腐蚀发生和涂层失效等3个阶段。
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  LA43M镁锂合金表面水热合成Mg-Al LDH膜层的耐腐蚀及磨损性能

  张菊梅, 候安荣, 李嘉诚, 段鑫, 王博, 连朵朵, 张萌春

  表面技术. 2022, 51(11): 318-327. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.030

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  目的 提高镁锂合金的耐蚀和耐磨性，拓宽其应用范围。方法 保持水热温度为90 ℃，改变水热时间，采用原位水热法在LA43M镁锂合金表面制备了Mg-Al 层状双金属氢氧化物(LDH)膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分别表征了膜层的表面形貌、成分及物相。采用浸泡试验、析氢试验、动电位极化测试以及摩擦磨损试验对膜层的耐蚀性、耐磨性进行了评估。结果 水热反应后，在合金表面形成了细小片状结构，且随着水热时间的延长，尺寸变大，数量增加，分布越密集。经XRD分析，得到了LDH特征衍射峰。浸泡及析氢试验表明，LDH膜层的耐蚀性顺序为LDH-30 h＞LDH-18 h＞ LDH-12 h＞LA43M基体。其中LA43M基体在浸泡8 d后，腐蚀严重，出现了明显的腐蚀坑和裂纹;而LDH膜层试样腐蚀程度较轻，只在部分区域出现点蚀和微裂纹。动电位极化测试表明，水热30 h的膜层具有良好的耐蚀性。与基体相比，其自腐蚀电位提高了143.7 mV，腐蚀电流密度降低了约2个数量级。摩擦磨损试验结果显示，基体的摩擦因数最大，磨痕深而宽，而LDH膜层的摩擦因数均明显小于基体，磨痕浅而窄。结论 Mg-Al LDH膜层在提高镁锂合金基体耐蚀性的同时，也能使基体的耐磨性有所改善。
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  T91/TP347H焊接接头在含氯溶液中的腐蚀特性

  缪克基, 尹阳阳, 王婷, 刘川槐, 沈利, 刘建峰, 潘卫国

  表面技术. 2022, 51(11): 328-336. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.031

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  目的 研究电厂用T91/TP347H钢钨极氩弧焊接头在含氯溶液中的腐蚀行为及其影响因素。方法 将服役前后的焊接接头制作成工作电极，用电化学工作站测试极化曲线和交流阻抗，拟合计算试验数据。将焊接接头在含氯溶液中浸泡，结束后对试样表面进行表征。结果 T91铁素体钢的腐蚀电位最小、腐蚀电流密度最大，电荷转移电阻最小，从而表现出的腐蚀敏感性更强，而ERNiCr-3和TP347H奥氏体钢的对应数值相对较低，其表面形成致密的钝化膜，增强了耐腐蚀性。随着焊接接头服役时间的增加，腐蚀电流密度逐渐增大，耐腐蚀性逐渐降低。氯离子促进了焊接接头表面在溶液中的阳极过程，在点蚀坑的成核和生长过程中都起着重要的促进作用。焊接接头试样边缘位置形成的原电池较为强烈，腐蚀破坏更加严重。结论 T91/TP347H焊接接头容易在T91侧发生腐蚀破坏失效，在580 ℃/25 MPa以上蒸汽参数下长时间服役后，会导致焊接接头整体耐腐蚀性下降，并且T91铁素体钢的下降幅度最大。铬元素、不锈钢组织的溶碳能力和稳定性等因素是决定焊接接头耐腐蚀性强弱的关键因素。
精密与超精密加工
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  磨粒类型对K9玻璃剪切增稠抛光的影响

  段世祥, 吕冰海, 邓乾发

  表面技术. 2022, 51(11): 337-346, 384. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.032

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  目的 采用剪切增稠抛光方法对K9玻璃进行抛光，以工件表面粗糙度Sa为评价指标，研究不同磨粒抛光液对K9玻璃的抛光效果。方法 采用金刚石、CeO2、Al2O3和SiO2等4种单一磨粒，以及金刚石+SiO2混合磨粒，制备了不同的剪切增稠抛光液，并测试其流变特性。以?20 mm K9玻璃圆片为工件，首先在相同磨粒浓度下，进行4种单一磨粒抛光液的抛光实验，观测在抛光时间不同时工件表面粗糙度Sa的变化情况，比较4种抛光液的抛光效果。然后，对比CeO2抛光液与金刚石+SiO2混合磨粒抛光液的抛光效果，并分析讨论混合磨粒抛光液的材料去除过程。结果 使用CeO2抛光液抛光35 min后，将工件的表面粗糙度Sa从(233.1±15.2)nm降至(1.6±0.2)nm;金刚石抛光液次之，在抛光55 min后工件的表面粗糙度Sa达到(1.86± 0.2)nm;Al2O3抛光液的效果相对最差。采用SiO2(质量分数10%)+金刚石(质量分数5%)抛光液，在抛光5 min后工件的表面粗糙度Sa比CeO2抛光液的低53.3%;在抛光35 min后，工件的表面粗糙度Sa从(230.7±10.5)nm降至(1.43±0.9)nm。在金刚石(质量分数5%)抛光液中添加不同浓度SiO2磨粒的抛光实验中发现，在抛光初始阶段，抛光效率随着SiO2磨粒浓度的增加而增大。结论 CeO2抛光液和SiO2(质量分数10%)+金刚石(质量分数5%)抛光液的抛光效果相对最优，后者在低表面质量时的抛光效率更高。
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  增减材复合加工TC4高精度孔试验对比研究

  石文天, 李季杭, 刘玉德, 闫天明, 林宇翔, 王林

  表面技术. 2022, 51(11): 347-359. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.033

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  目的 提升增材制造钛合金孔的表面精度和质量。方法 在一定的切削速度下，通过改变进给速度，对比分析经选区激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)成形的试样采用直接钻削和成形预制孔后再钻削的加工方式后，试样的表面质量、尺寸精度和切削力信号等的变化情况。结果 SLM成形原始孔的实际尺寸普遍小于理论尺寸，主要原因是其存在塌陷区域和粉末黏附区。采用进给速度20 mm/min并配合SLM成孔后再加工的方式，得到的孔结构的加工质量表现相对最好，毛刺相对最少，尺寸误差最低达到了22 μm，且轴向切削力整体最低，最大切削力下降了约29%，平均切削力下降了约61%。经增材制造成形再进行钻削加工后，其整体切削力显著低于对增材板件直接钻削的切削力，且前者切削力的波动相较于后者更大，并具有一定的周期性。经SLM成孔后，再采用钻削加工后，刀具更加耐破损，但是其耐磨损性较差，主要原因是刀具与残留在原始孔周围的金属粉末相互摩擦，加剧了刀具的磨损。SLM成孔后再钻削加工方式会产生离散的粒状和节状切屑，且其尺寸普遍较小，宽度为30 μm左右，切屑可以被有效排出，减少了积热;在直接加工方式下主要为带状切屑，切屑连续且尺寸较大，宽度为300 μm左右，这不利于切屑的排出，导致刀具排屑困难、积热严重。结论 增减材复合加工TC4钛合金可以获得高精度孔，且其尺寸误差最低为22 μm。
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  基于双磁场磁性复合流体的抛光性能

  王有良, 史小锋, 陈秀娟, 张文娟, 冯铭

  表面技术. 2022, 51(11): 360-372. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.034

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  目的 针对微结构抛光过程中形貌精度损伤的问题，开发一种环状MCF（Magnetic Compound Fluid，MCF）抛光工具，探究在双磁场作用下MCF工具的抛光性能。方法 采用工业相机观察不同条件下MCF抛光工具的成形特征，通过定量分析MCF抛光工具的成形参数，构建最优MCF抛光工具特征参数；通过分析双磁场作用下工件表面的磁场强度，建立磁场矢量模型，探究磁场分布与MCF宏观形貌的内在联系；观察磁簇微观形貌，分析MCF抛光工具的内部特征；试验研究MCF组分、磁铁转速nm、载液板转速nc和加工间隙Δ对工件表面粗糙度Ra的影响规律，探究最优的抛光参数。结果 当磁铁偏心距r=2 mm，MCF供应量V=1.5 mL时，MCF抛光工具的成形特征相对最优，得到了MCF抛光工具的参数，a=28.70 mm，b=26.90 mm，c1=1.58 mm，c2=1.30 mm，d0=48.60 mm，h=7.20 mm，di= 26.50 mm；磁簇分布方向与磁场矢量方向一致，铁粉沿着磁力线方向分布，磨粒分布在铁粉外部，α–纤维穿插于磁簇内部或磁簇与磁簇之间；通过抛光试验获得了较低表面粗糙度的最佳工艺参数，最佳MCF组分配比（均以质量分数计）为羰基铁粉40%、磨粒12%、α–纤维3%、水基磁流体45%，最佳载液板转速nc=300 r/min，最佳磁铁转速nm=400 r/min，最佳加工间隙Δ=1 mm。结论 在抛光20 min后，工件的表面粗糙度由0.578 μm降至0.009 μm，下降率约为98.44%，证明在双磁场作用下环状MCF抛光工具具有稳定且高效的抛光能力。
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  基于灰色关联分析的GH2132线材高精度切削参数优化

  史丽晨, 刘亚雄, 史炜椿, 卢竹青, 豆卫涛

  表面技术. 2022, 51(11): 373-384. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.035

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  目的 通过无心车床车削去除GH2132线材的表面缺陷，分析无心车床加工参数对线材表面粗糙度、尺寸误差和表面显微硬度的响应关系，并建立GH2132线材表面灰色关联度多目标优化模型，确定可行工艺参数域。方法 采用响应曲面中心复合设计，测量车削后GH2132线材的表面粗糙度、尺寸误差和表面显微硬度;利用响应曲面法(Response Surface Method，RSM)分别建立表面粗糙度、尺寸误差和表面显微硬度的单目标预测模型，确定单目标优化最优工艺参数组;基于灰色关联分析(Grey Correlation Analysis，GRA)理论，以表面粗糙度、尺寸误差和表面显微硬度为优化指标进行降维处理，构建车削工艺参数与灰色关联度的二阶回归预测模型;绘制车削工艺参数与灰色关联度值的等值线图，确定可行工艺参数域。结果 对建立的表面粗糙度、尺寸误差和表面显微硬度的单目标预测模型进行方差分析，显著度均小于0.000 1。得到了最小表面粗糙度工艺参数组，切削速度n=373.919 r/min，进给速度vf =0.475 m/min。得到了最小尺寸误差工艺参数组，n=375.636 r/min，vf =0.596 m/min。得到了最大表面显微硬度工艺参数组，n=337 r/min，vf = 0.903 m/min。对于灰色关联度多目标预测模型，误差范围为0.13%~9.4%，确定的可行工艺参数域对应的最小灰色关联度值为0.544 37。结论 基于灰色关联分析的多目标预测模型的准确度较高，主轴转速n对多目标的响应程度大于进给速度vf。通过确定可行工艺参数域，为GH2132线材去除表面缺陷提供工程参考。
表面功能化
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  耐用铝基超疏水涂层的机械稳定性及抗结冰性能

  李天然, 卢晨光, 原子超, 刘聪, 李云单, 刘亚华

  表面技术. 2022, 51(11): 385-394, 404. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.036

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  通过简单的一步喷涂法，以成膜树脂和疏水纳米粒子为材料，构建具有优异机械稳定性和抗结冰性的无氟耐用超疏水涂层（RSHC）。方法 以有机硅树脂（SI）和环氧树脂（EP）为成膜物质，掺入具有疏水性的SiO2复合尺度纳米粒子，采用一步喷涂法制备涂层。采用接触角测量仪等测量涂层的表面浸润性，通过线性摩擦实验、胶带剥离实验、射流冲击实验等测定涂层的机械稳定性，通过静态结冰实验、低温弹跳和冻雨实验等测定涂层的抗结冰性能。结果 制备的涂层表现出优异的超疏水性，其接触角为158°4°，滚动角为8°0.6°。当有机硅树脂、环氧树脂和SiO2纳米粒子的质量比为2.8∶1.2∶1时，涂层表面在具有良好疏水性的同时仍具有极佳的力学性能。线性摩擦实验结果表明，涂层具有良好的耐磨损性能，经过100次摩擦循环后，其表面水滴接触角仍可达到157°；胶带剥离实验结果表明，涂层与基底间具有坚实的附着力，在测试20次后其表面的水滴接触角仍保持大于150°；射流冲击实验结果表明，涂层具有一定的抗冲击性，在射流冲击30 min后涂层的表面接触角未明显减小。此外，覆盖涂层的基底具有优异的静态结冰延迟性能和动态防覆冰性能。在静态结冰实验中，涂层表面液滴的结冰时间延迟了约7倍；在低温弹跳和冻雨实验中，滴落的水滴能从表面完全弹起滚落，并且在低温冻雨环境中其表面可以保持无覆冰。结论 制备的耐用超疏水涂层具有良好的疏水性、机械稳定性和抗结冰性能，对耐用超疏水涂层的研究及实际应用具有一定的参考价值。
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  纳米液滴撞击润湿梯度表面的分子动力学模拟

  潘伶, 谢旭清, 郭锦阳

  表面技术. 2022, 51(11): 395-404. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.037

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  目的 研究在液滴撞击固体表面的过程中，撞击速度和润湿梯度对液滴运动的影响。方法 采用分子动力学方法模拟纳米液滴以不同初始下落速度v0撞击带有润湿梯度的固体表面，通过改变固体表面纳米方柱的间隙来构建润湿梯度，方柱间隙越小则接触角越小、润湿性能越好。结果 当v0为0.3~1.1 nm/ps时，液滴撞击固体表面后沿固体表面朝着润湿性较强的方向移动;在v0为0.7~1.1 nm/ps时，液滴出现了二次铺展;受到液滴的初始动能和钉扎效应的影响，液滴质心离开润湿梯度表面时的移动速度vt出现了2个拐点。当v0为1.2~1.5 nm/ps时，液滴在撞击固体表面后会发生弹跳，此时液滴在v0垂直方向的速度分量随着v0的增大呈线性增大趋势，而在v0水平方向的速度分量为定值(0.017 nm/ps);液滴的弹跳速度v和弹跳角α会随着v0的增大而增大。结论 在液滴撞击带有润湿梯度的固体表面的过程中，最大铺展因子βmax与v0近似呈线性关系;低速液滴撞击固体表面后会被捕捉，并沿着润湿性强的方向移动，提出了不同撞击速度区间中vt与v0的关系式;高速液滴在撞击后会沿着润湿性较好的一侧发生弹跳，提出了液滴弹跳速度、角度与v0的关系式。
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  复合梯度楔形表面上液滴自输运特性的数值研究

  高芳, 郑佳宜, 李准, 余延顺

  表面技术. 2022, 51(11): 405-411, 422. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.038

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  目的 提高表面液滴的自输运速率。方法 在表面引入润湿梯度和楔形形状，基于VOF模型(流体体积模型)对表面液滴运动进行数值研究，并建立一种适用于润湿梯度和楔形图案联合的模型，分析润湿梯度和楔形角度对液滴位移的影响。结果 润湿梯度越大，液滴受不平衡的表面张力越大，液滴移动速度越快。润湿梯度为15 (°)/mm表面上液滴的平均速度比10、5 (°)/mm润湿梯度的表面分别快42.3%和130%。楔角越大，加速阶段的液滴移动速度越快，但会越早失去驱动力而停止移动，而楔角越小，液滴移动位移越大。液滴在40°楔角表面最先停止运动，在20°楔角表面位移比30°和40°楔角表面分别远10.3%和32.3%。联合润湿梯度和楔形图案后，15 (°)/mm表面上的液滴在20°、30°、40°和20°楔角表面上的液滴在15、10 (°)/mm下均能运动到计算模型出口，且15 (°)/mm、40°楔角表面液滴的平均速度达到292 mm/s，比单一梯度表面增长37.7%，比单一楔形图案表面(20°)增长175.5%。结论 通过调节润湿梯度和楔形角度，可有效控制液滴移动速度。联合润湿梯度和楔形图案的复合梯度楔形表面能同时减小润湿性范围瓶颈和楔形形状制约，提高表面液滴的移动速度和距离。研究结果将有助于设计高效的液滴输运功能表面，并可将其扩展到冷凝装置、微流体装置和药物检测等领域。
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  In合金化及固溶处理对Mg-6Al-1Zn阳极材料组织和电化学性能的影响

  谷亚啸, 江静华, 谢秋媛, 马爱斌, 高正

  表面技术. 2022, 51(11): 412-422. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.039

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  目的 研究合金化及后续热处理下的镁阳极电化学性能，开发出一种新型镁合金阳极材料。方法 利用熔炼法制备Mg-6%Al-1%Zn-0.5%In(质量分数)并做海水激活电池阳极材料，采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和一系列电化学测试方法研究在3.5%NaCl溶液中In元素的添加和后续固溶处理对Mg-6%Al-1%Zn(AZ61)合金显微组织及其电化学性能的影响。结果 合金元素In的添加及后续热处理可提升镁阳极的放电活性和利用效率。AZ61+0.5%In合金经420 ℃固溶16 h后，在10 mA/cm²和50 mA/cm²下有更负的平均放电电位，分别为?1.545 V(vs. SHE)和?1.229 V(vs. SHE)，利用效率在2种电流密度下分别达56.2%与59.3%。结论 向AZ61合金中加入0.5%In，其会与Al存在竞争溶解机制，促进第二相Mg17Al12的生成。不连续分布的第二相和In自身的溶解-再沉积作用破坏了腐蚀产物膜的连续性，大幅提升了AZ61的放电活性。经420 ℃固溶处理16 h后，可在不增大晶粒尺寸的前提下使得第二相Mg17Al12基本溶入基体。此时腐蚀产物膜的稳定性进一步降低，合金成分更均匀，镁阳极的放电活性也得以提升。
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  大气等离子喷涂制备梯度多孔电极及其碱式电解水性能研究

  宋嘉薇, 王先彬, 姜欣格, 刘太楷, 张楠楠, 宋琛, 邓畅光, 邓春明, 刘敏

  表面技术. 2022, 51(11): 423-435. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.040

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  目的 探索电极的梯度多孔结构对碱式电解水析氢性能的影响。方法 采用大气等离子喷涂工艺制备不同Al含量的涂层，经化学腐蚀后，得到单一多孔电极和梯度多孔电极。通过SEM/EDS、XPS、XRD和工业CT对样品微观形貌、元素价态、物相等进行表征和分析，采用线性扫描伏安法(LSV)、循环扫描伏安法(CV)和电化学阻抗谱法(EIS)等手段研究样品的析氢性能。结果 通过控制Al的添加量，可以有效控制涂层的孔隙率。通过多组粉末的配合喷涂，成功实现了梯度多孔结构的制备。所制备样品的析氢Tafel斜率都接近于120 mV/dec，其析氢速率控制步骤皆为Volmer过程，即水分子吸附和解离过程。N30A表面最平整，表现出最接近电容的阻抗特性，其电解性能也因此最差;N40A表现出与N50A类似的阻抗特性，但其整体孔隙率较低，因此其电解性能较差;低电流密度下，N50A和N543A表现出十分接近的电解性能，而高电流密度下N543A表现出更加优越的电解性能。结论 梯度多孔结构的引入可以促进电解液的输运，同时提供较好的排气能力，又能保证足够的反应活性位点，因此可以有效提升析氢性能。
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  Ti/Co3O4/RuO2-IrO2纳米结构阳极电催化析氧研究

  刘越仁, 辛永磊, 许立坤, 段体岗, 高显泽, 郭明帅

  表面技术. 2022, 51(11): 436-444, 461. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.041

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  目的 研发含纳米结构Co3O4中间层的Ti/Co3O4/RuO2-IrO2阳极，并对其电化学析氧性能进行研究，以提升Ti/RuO2-IrO2金属氧化物阳极的电化学析氧性能。方法 在Ti基底上电沉积制备Co(OH)2，烧结形成Co3O4纳米片结构，随后采用热分解工艺在Ti/Co3O4表面制备RuO2-IrO2电催化层，从而构建了Ti/Co3O4/ RuO2-IrO2复合阳极。使用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和电化学工作站对涂层的微观表面形貌、物相组成、电化学性能等进行观察与分析。结果 SEM显示出Ti/Co3O4纳米片上RuO2-IrO2的负载量随涂刷次数增加逐渐增多，最终完全遮盖Co3O4纳米片中间层。且随着RuO2- IrO2前驱体溶液涂覆次数的增加，XRD观察到RuO2-IrO2衍射峰强度在逐渐增大。TEM测试显示Co3O4中间层是由纳米颗粒堆叠组成且具有多孔结构。电化学极化曲线测试表明，涂覆三次RuO2-IrO2层的含Co3O4中间层阳极析氧电位最低，当电流密度达到10 mA/cm²时，析氧电位仅为1.326 V(vs. SCE)，低于无中间层的Ti/RuO2-IrO2阳极(1.413 V)。循环伏安测试表明，Ti/Co3O4/RuO2-IrO2阳极的伏安电量达到62.83 mC/cm²，相较于Ti/RuO2-IrO2阳极的23.65 mC/cm²提高了166%。稳定性能试验表明，在经过1 000次循环稳定性试验后，加入Co3O4纳米片中间层的复合阳极的伏安电量降低了35.94%，低于无中间层阳极48.88%的伏安电量损耗率。循环极化试验后的Ti/Co3O4/RuO2-IrO2复合阳极的电化学活性仍明显优于循环极化试验前的Ti/RuO2-IrO2阳极。结论 Co3O4纳米片中间层的加入使得Ti/Co3O4/RuO2-IrO2阳极的电催化析氧性能和稳定性都得到了提升。
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  Ta涂层对CVD单晶金刚石焊接强度的影响

  毛雅梅, 黑鸿君, 高洁, 张孟, 王垚, 郑可, 于盛旺

  表面技术. 2022, 51(11): 445-451. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.042

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  目的 提高金刚石的可焊性，促进金刚石与异质合金的连接。方法 采用双辉等离子体表面合金化(DGPSA)技术在CVD单晶金刚石表面沉积Ta涂层，然后利用Ag–Cu–Ti(Ti的质量分数为2%)钎料合金将Ta涂层单晶金刚石与硬质合金(WC–Co)在真空钎焊炉中进行焊接。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪分析Ta涂层及焊后截面的物相组成、表面微观形貌、截面微观形貌、元素分布。使用万能试验机对有Ta涂层和无Ta涂层的焊后样品进行剪切断裂试验，对焊接后样品的界面结合强度进行探究。结果 在合金化温度为850 ℃下，随着沉积时间(5、15、30、60 min)的延长，Ta涂层的厚度从0.35 μm增至7.96 μm，晶粒由纳米晶转变为柱状晶，整个涂层由沉积层Ⅰ和扩散层Ⅱ组成，且在金刚石/Ta涂层界面处生成了2种力学性能良好的金属型碳化物，即TaC和Ta2C。焊接接头的剪切强度随着Ta涂层沉积时间的延长，呈先增大后减小的趋势。结论 当沉积时间为30 min时，Ta涂层的厚度为3.47 μm，与WC–Co焊接后其剪切强度达到最大值(115.6 MPa)，且大于无Ta涂层焊接样品的剪切强度(75.6 MPa)，证明Ta涂层对单晶金刚石的可焊性有明显的促进作用。
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  等离子体处理对AA7075铝合金表面特性及胶接性能的影响

  刘志浩, 邹田春, 李晔, 巨乐章

  表面技术. 2022, 51(11): 452-461. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.043

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  目的 改善AA7075铝合金的胶接性能及表面特性，提高胶接强度，研究等离子体处理对AA7075铝合金表面特性的影响。方法 采用低温空气等离子体处理设备对AA7075铝合金进行表面处理，改变等离子体处理距离及处理速度，通过胶接及拉伸剪切试验对AA7075铝合金胶接强度进行测试，并利用SEM、AFM、接触角测量仪、FTIR、XPS等对铝合金表面的物化特性进行表征和分析，探究等离子体处理对铝合金胶接性能的影响及机理。结果 当等离子体处理距离d为5 mm，速度v为2 mm/s时，AA7075铝合金胶接接头强度最大为14.56 MPa，与丙酮处理及未处理相比，分别提高约80％、200%。接头拉伸载荷位移曲线及破坏形貌表明，接头内聚破坏程度增大，胶粘剂呈内聚破坏形态分布在铝合金两侧。随着处理距离从10 mm降低至5 mm，铝合金表面部分污染物可以有效清除，表面最大高度差从221.8 nm降低至121.6 nm，表面微米级粗糙轮廓增加。同时，表面水接触角从46°降低至26°，表面自由能及极性分量增加，铝合金表面润湿性及表面吸附性能提高。表面FTIR、XPS测试表明，等离子体处理可以改变AA7075铝合金表面C1s、O1s、Al2p、N1s、Mg1s等元素含量占比，表面C—C、C—O和O—C=O基团含量减少，OH、Al—O等极性基团增多，铝合金表面活性明显增加。结论 等离子体处理可以显著提高AA7075铝合金胶接强度，胶接接头失效模式由单一界面失效转变为胶粘剂内聚失效。等离子体处理通过改善AA7075铝合金表面润湿、黏附性能，增大粘结面积，同时提高表面极性基团及表面活性，使铝合金与胶粘剂胶接界面形成化学键合作用，从而提高其与胶粘剂界面的粘结强度。