2023年, 第52卷, 第6期　
刊出日期：2023-06-20

  

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专题——液相等离子体电解新技术
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  阴极等离子体电解氧化表面改性新方法探索

  薛文斌, 金小越, 李惠, 徐驰, 杜建成, 周茜, 陈虎

  表面技术. 2023, 52(6): 1-12. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.001

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  阴极等离子电解氧化(CPEO)打破等离子体电解领域传统认识，利用液相放电现象，使钢铁及钛基材料阴极表面快速氧化，是一种氧化膜制备新方法，提高了材料的耐磨、耐蚀性能。与微弧氧化或阳极等离子电解氧化技术相比，CPEO技术的氧化膜生长速率显著提高，并适用于各种钢铁材料表面改性。介绍了CPEO技术的基本原理，包括液相放电现象和电压电流的演变过程、气膜形成与击穿过程、阴极内部近表面温度随电压变化规律和快速氧化过程，并对比分析了CPEO与阳极等离子体电解氧化和电解渗技术原理的共性与差异。介绍了光发射谱测量和等离子体参数的计算结果，分析阴极等离子体放电环境中阴极等离子体电解氧化机制。进一步总结了碳钢、不锈钢、Mo、TiAl合金表面CPEO膜的形貌、组织结构和性能特点，分析电解液中悬浮的碳粉特性，探讨放电过程中类金刚石(DLC)成分合成的可行性，并初步制备出含DLC成分的CPEO复合氧化膜。最后总结并展望了CPEO技术的发展方向以及应用前景。
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  阴极等离子体电解沉积技术研究进展

  张曙光, 张津

  表面技术. 2023, 52(6): 13-23. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.002

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  阴极等离子体电解沉积(CPED)技术是一种新型材料表面改性技术，在腐蚀防护、高温抗氧化和催化等诸多领域具有潜在应用前景。首先简要介绍了CPED技术的发展历程，包括推进该技术发展的一些重要事件。概述了CPED放电机理的相关研究，包括在其不同发展阶段提出的单一气膜层击穿理论和气-固双电介质层理论模型。在此基础上对CPED工艺及涂层制备的改性调控方法进行了系统性的总结，包括通用性的气膜层改性和特异性的涂层调控改性，并提出了其中的问题和不足。重点综述了近年来CPED技术沉积涂层的研究进展，包括CPED技术制备金属涂层、合金涂层、合金基复合涂层、陶瓷涂层、改性陶瓷涂层和碳材料等方面的研究，着重总结了CPED制备金属和合金基涂层及改性陶瓷涂层的结构与性能。最后，针对CPED技术的研究前景、发展方向和待解决问题进行了展望，包括其潜在的应用领域、工艺与机制研究、可制备涂层体系以及环境友好性的不足和相应的改进研究方向。CPED技术应用潜力巨大，仍需开展更加系统、深入和全面的研究工作，以进一步拓展其可制备涂层体系和应用领域。
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  非阀金属的等离子体电解氧化研究进展

  程昱琳, 程英亮

  表面技术. 2023, 52(6): 24-40. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.003

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  等离子体电解氧化技术通常用于Al、Mg、Ti等阀金属表面形成高性能陶瓷层，较少涉及非阀金属。主要介绍了碳钢、铜、锌及其合金等“非阀金属”的等离子体电解氧化技术的最新进展。列举了碳钢在不同的电解液成分、电参数、氧化时间等工艺参数条件下制备所得涂层的相关性能，阐述了碳钢在等离子体电解氧化过程中绝缘膜击穿优于气膜击穿的成膜理论。分析了铜及其合金在硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐及其混合电解液中的等离子体电解氧化行为，并探究了涂层的耐腐蚀和耐摩擦性能及形成机理。阐述了在不同的工艺参数下锌及其合金在耐腐蚀、耐摩擦、气敏传感和生物降解性的研究，并且论述了阀金属与非阀金属成膜的差异所在。最后，对非阀金属等离子体电解氧化技术后续的发展进行了展望。
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  超高频脉冲电流作用下纳米Al2O3颗粒对Mg-Gd-Y-Zr合金微弧氧化涂层的影响

  刘晓鹤, 师春晓, 张博, 刘磊, 董帅, 董杰

  表面技术. 2023, 52(6): 41-50. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.004

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  目的 进一步提高Mg-Gd-Y-Zr合金微弧氧化涂层的耐腐蚀性能。方法 采用超高频微弧氧化技术在含有Al2O3纳米颗粒的溶液中制备了微弧氧化涂层。利用扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对微弧氧化涂层的表面形貌、截面形貌、成分和晶体结构进行分析。利用极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测试了涂层的耐腐蚀性能。结果 频率由0.5 kHz提升至20 kHz后，涂层表面放电孔洞面积由0.07~24.4 μm²降低至0.08~6.3 μm²，涂层的孔隙率由6.47%减小至3.35%。Al2O3纳米颗粒的添加使超高频涂层表面形成大量自封闭孔洞结构，进而进一步降低了涂层表面的孔径面积(0.1~ 4.63 μm²)和孔隙率(0.97%)。极化试验表明，提高频率至20 kHz，涂层的自腐蚀电流密度由4.7×10^?6 A/cm²降低至4.7×10^?7 A/cm² ，添加 Al2O3纳米颗粒，涂层的自腐蚀电流密度进一步降低至1.7×10^?7 A/cm²，表明其耐蚀性能显著提高。阻抗谱显示，20 kHz-Al涂层具有最大的阻抗，说明该工艺可有效提高微弧氧化涂层的耐蚀性能。 结论 超高频可有效降低放电孔洞尺寸，提高微弧氧化涂层的致密性，改善涂层的耐腐蚀性能。超高频与Al2O3纳米粒子的协同作用使涂层表面形成自封闭孔洞结构，进一步提高微弧氧化涂层的致密性和耐腐蚀性能。
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  304钢等离子体电解抛光工艺与其表面结构性能研究

  邹永纯, 王树棋, 陈国梁, 张超人, 王亚明, 欧阳家虎, 贾德昌, 周玉

  表面技术. 2023, 52(6): 51-60. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.005

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  目的 减小304钢的表面粗糙度，以满足工程应用中对高质量表面的需求。方法 提出采用等离子体电解抛光(Plasma Electrolytic Polishing，PEP)技术实现304钢表面精整改性，结合高速摄影技术，研究等离子体电解抛光放电过程。通过对比304钢在不同电解液中形成钝化膜的电化学特性，探究不同工艺参数对抛光效果的影响，进一步设计正交试验研究不同因素间的交互作用及最佳工艺方案，阐释抛光前后表面微观形貌与浸润性、耐腐蚀性能及硬度的关系。结果 通过对比分析不同电解液体系中304钢表面钝化膜的电化学特性表明，304钢在(NH4)2SO4溶液中的腐蚀电位最低，钝化膜更容易被击穿，因此选用(NH4)2SO4作为电解液。正交试验和极差分析结果表明，304钢在抛光电压370 V、电解液温度80 ℃、电解质质量分数7%、抛光时间6 min的条件下获得最小的粗糙度(~0.050 mm)。各因素对304钢表面粗糙度的影响大小顺序为电解液温度>抛光时间>抛光电压>电解质浓度。表面性能结果显示，抛光后304钢的表面光洁度显著提高，呈镜面光泽，接触角由35.09°提升至78.52°，耐腐蚀性有所提高，表面硬度略有下降。结论 通过等离子体电解抛光实现304钢表面粗糙度减小及表面质量的显著提高，该技术具有抛光效率高、工艺简单、节能环保等优点，可广泛应用于生物医疗、石油化工、机械制造等领域。
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  稀土对等离子体电解渗碳层组织结构和性能的影响

  方玉兰, 刘瑞良, 宋天宇, 刘爱东

  表面技术. 2023, 52(6): 61-69, 79. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.006

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  目的 研究稀土对液相等离子体电解渗碳层组织结构和性能的影响。方法 将稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O添加到电解液中，在17-4PH不锈钢表面制备有无稀土添加的液相等离子体电解渗碳层。通过扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射仪分析渗层的表面形貌、截面组织和相结构，利用维氏硬度计、洛氏硬度计和摩擦磨损试验机评价渗层的硬度、塑韧性和耐磨性。结果 渗碳层主要由碳化物、“膨胀”α相和少量铁氧化物组成，稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O均可以促进等离子体电解渗碳层表面碳化物的生成，且稀土CeCl3.7H2O可以有效抑制渗层表面铁氧化物的生成。添加稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O后，渗层表面多孔化合物层厚度由20 μm分别减小至15 μm和8 μm，致密层+扩散层的厚度从20 μm分别增加至46 μm和45 μm。添加稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O后，渗层的有效硬化层厚度可达70 μm，是不加稀土时的3倍以上，截面硬度呈梯度分布。添加稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O后，渗层表面洛氏压痕附近的径向裂纹出现了明显的偏转。添加稀土LaCl3.7H2O可使摩擦前期摩擦因数显著降低至0.14，磨痕宽度减至534 μm，主要发生氧化磨损、化合物层剥落和磨粒磨损，而添加稀土CeCl3.7H2O可使摩擦因数一直维持在0.21左右，磨痕宽度显著减少至226 μm，主要发生轻微的磨粒磨损。结论 稀土LaCl3.7H2O和CeCl3.7H2O均可以改善渗层表面质量，提高等离子体电解渗碳层的耐磨性，且稀土CeCl3.7H2O的效果更显著。
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  NH4F浓度对镁合金表面微弧氧化制备氟化物膜层结构和性能的影响

  罗兰, 彭振军, 周健松, 梁军

  表面技术. 2023, 52(6): 70-79. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.007

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  目的 考察乙二醇-氟化铵电解液中氟化铵浓度对镁合金表面微弧氧化制备氟化物膜层结构和性能的影响，提高镁合金氟化物膜层的耐腐蚀性能。方法 在含不同浓度NH4F的EG-NH4F电解液中，采用微弧氧化的方法制备氟化物膜层，NH4F质量浓度分别为40、60、80、100、120 g/L。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)，对膜层表面微观形貌和成分组成进行分析，并通过电化学测试表征了膜层的腐蚀防护性能，通过盐雾试验评估了膜层长效防腐蚀行为，通过SEM和EDS表征了腐蚀形貌和腐蚀产物。结果 在EG-NH4F中制备膜层的物相组成主要是MgF2。随着NH4F浓度的提高，微弧氧化的起弧电压与工作电压均逐渐减小，膜层中氟含量逐渐增加，膜层的孔径减小，孔数量分布更加均匀，膜层表面粗糙度降低。质量浓度为100 g/L NH4F的膜层自腐蚀电流密度(Jcorr)为2.226×10^?7 A/cm²，较镁合金基材降低了1个数量级，极化电阻Rp增大到90.156 kΩ.cm²，其阻抗模量|Z|f=0.01 Hz=8.55×10⁵ Ω.cm²，与镁合金基材的阻抗模量|Z|f=0.01 Hz=8.86×10² Ω.cm²相比，提高了3个数量级。结论 微弧氧化处理能够显著改善AZ31镁合金的腐蚀防护性能。NH4F浓度的增加有利于提高膜层的耐腐蚀性能，质量浓度为100 g/L NH4F的膜层耐腐蚀性能最优。
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  低碳钢液相等离子体电解B+C+N共渗层的摩擦电化学行为

  王彬, 周茜, 高川力, 李惠, 金小越, 薛文斌

  表面技术. 2023, 52(6): 80-87. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.008

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  目的 研究液相等离子电解硼碳氮三元共渗处理(PEB/C/N)对Q235低碳钢摩擦电化学行为的影响。方法 采用PEB/C/N方法在Q235低碳钢表面制备共渗层，通过电化学的开路电位测试和摩擦磨损实验评估Q235钢基体和PEB/C/N试样在NaCl(质量分数3.5%)腐蚀介质中与Si3N4球对磨的摩擦电化学行为。结果 在电压为280 V的PEB/C/N共渗中，试样周围等离子体区的电子温度稳定在3 500 K左右。经过PEB/C/N处理30 min后，生成的共渗层包括15 μm主要由Fe2B相组成的表面渗层和40 μm的过渡层。在摩擦过程中，PEB/C/N试样的开路电位保持在?200~?300 mV之间，且波动较小，明显高于Q235钢基体。同时，PEB/C/N试样的磨损率为3.88×10⁴ μm³/(N×m)，只是钢基体磨损率的1/3。在NaCl腐蚀介质中，由于腐蚀和磨损的交互作用，使Q235钢基体产生了塑性应变位错和局部的微裂纹，因此磨损进一步增加，磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损。PEB/C/N试样的共渗层有效阻挡了Cl^?对基体的腐蚀，磨损机制主要为磨粒磨损。结论 PEB/C/N试样在NaCl腐蚀介质中的耐腐蚀和耐磨性能得到明显提升。
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  阴极等离子体电解沉积铁镍/氮掺杂碳及其电催化产氧

  姜艳丽, 戴鹏程, 王建康, 夏琦兴, 姚忠平, 姜兆华

  表面技术. 2023, 52(6): 88-95. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.009

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  目的 提高阳极产氧催化剂的催化活性与稳定性，降低电解水制氢能耗。方法 在含尿素、甲酰胺及三乙醇胺的有机体系电解液中，采用阴极等离子体电解沉积技术于TC4钛合金表面沉积了FeNi/N掺杂碳膜层，采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)及X射线光电子能谱仪(XPS)，对所合成材料的物相组成、形貌及表面元素价态进行表征。采用三电极体系，所合成膜层作为工作电极，铂丝与饱和甘汞电极分别作为对电极与参比电极，通过线性扫描伏安法(LSV)、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱及计时电位法于1.0 mol/L KOH溶液中评价了所合成材料的电催化产氧活性与稳定性。结果 所合成膜层物相主要由FeNi、N掺杂碳构成，表面呈粗糙多孔结构，电解沉积70 min所得FeNi/N掺杂碳在10 mA/cm²下的析氧过电位为0.20 V，显著低于反应10、40、100 min下所得样品，产氧性能优于贵金属IrO2和RuO2，同时该样品呈现出较低的电荷转移电阻(1.75 Ω)和塔菲尔斜率(38.3 mV/dec)，以及优异的稳定性。结论 膜层表面粗糙多孔结构可有效增强传质，并为电催化产氧提供丰富的活性位点，进而改善其产氧性能。此外，材料简易的制备方法及自支撑结构可简化电极制备成本，使其在电解水领域表现出潜在的应用前景。
研究综述
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  铁路车轴表面强化技术研究与应用

  刘里根, 肖棚, 韩瑞鹏, 赵海, 赵君文, 韩靖, 高杰维, 张飞

  表面技术. 2023, 52(6): 96-111. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.010

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  车轴是列车转向架的核心部件之一，引发车轴失效的表面损伤形式主要包括腐蚀、微动磨损和外物致损。表面强化可改善车轴表面完整性，进而抑制裂纹萌生和延缓裂纹扩展，以提高车轴疲劳强度并延长剩余寿命。车轴表面强化技术主要包括滚压、喷丸及表面感应淬火。首先，概述了国内外普速和高速列车车轴表面强化技术的基本原理:滚压和喷丸等物理强化方式使车轴表面塑性变形硬化并引入残余压应力，表面感应淬火通过马氏体相变提高车轴表面强度并引入残余压应力。然后，重点综述了上述3种表面强化技术的研究进展及其在当前车轴制造过程中的应用，其中，深度滚压是车轴表面强化的主要方式，表面感应淬火主要应用于部分高铁车轴上，而喷丸在车轴上的应用尚少。最后，从经济性和安全性的角度对比了车轴表面强化技术的优劣:喷丸强化深度有限，不足以提高车轴剩余寿命;中碳钢车轴表面淬火方案在淬硬层深度和残余应力大小方面均优于合金钢车轴滚压方案。基于损伤容限设计的评价为未来车轴表面强化技术的研究和应用提供了借鉴。
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  形变强化金属材料表面状态特征的疲劳演变研究进展

  杨宇辉, 魏昕, 隆志力, 杜志钢, 李毅

  表面技术. 2023, 52(6): 112-125, 234. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.011

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  概述了形变强化技术对金属材料疲劳性能的增强机理，主要归因于残余压应力、加工硬化、微观组织等表面状态特征的协同作用。重点综述了形变强化处理后金属材料表层的残余应力、加工硬化以及微观组织等表面状态特征在热载荷、机械载荷影响下疲劳演变的研究进展，分别总结了热载荷、机械载荷以及热–机械耦合载荷等作用条件下残余应力松弛行为、加工硬化松弛行为以及微观组织的疲劳演变规律与机理，并就热载荷、机械载荷作用下残余应力松弛行为的理论预测模型进行了归纳总结。在此基础上，讨论了关于残余应力、加工硬化以及微观组织等表面状态特征因素之间内在联系的研究进展，并指出了对于上述三者之间的逻辑关系目前研究存在的不足之处，以及尚待解决的问题。最后分析了当前金属材料表面形变强化研究中存在的一些问题与不足，并对表面形变强化抗疲劳制造技术未来的发展趋势进行了展望。
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  轴向柱塞泵滑靴副服役损伤与防护的研究进展

  王强, 王焕焕, 袁烁, 王杰, 林乃明, 刘志奇, 曾群锋, 吴玉程

  表面技术. 2023, 52(6): 126-139. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.012

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  轴向柱塞泵是液压传动系统的核心动力元件，广泛应用于诸多工程领域。滑靴副是轴向柱塞泵中3对关键摩擦副(滑靴副、配流副和柱塞副)之一，显著影响柱塞泵的服役安全。滑靴副的磨损是引起柱塞泵失效的主要原因，开展滑靴副的服役损伤与防护措施研究对柱塞泵向高速、高压化技术发展有着重要意义。概述了轴向柱塞泵的基本工作原理;介绍了滑靴副间隙润滑油膜的形成和3大作用(润滑、密封和承载)，以及油膜特性测量方法和影响因素;阐述了滑靴副的磨损机理、磨损影响因素及磨损状态评估方法;基于滑靴副的油膜特性及磨损机理，着重讨论了滑靴副延寿设计方法和失效防护措施，如优化滑靴副材料匹配、结构的延寿设计方法，以及利用表面织构化、固体润滑涂层改善滑靴副表面摩擦学性能的表面改性方法。表面织构化的原理是利用微纳米加工手段在滑靴副材料表面加工出具有一定形状、尺寸且排列规则的几何阵列来收集磨屑、储存润滑介质或通过产生流体动压效应来增强润滑进而减小磨损，固体润滑涂层则是通过改变基体表面的组织结构来提高滑靴副表面的承载力和增强滑靴副的自润滑性能。最后对轴向柱塞泵滑靴副未来的研究方向提出了展望。
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  铁质文物腐蚀防护技术研究进展

  王强, 张宏志, 钱润玲, 牛文娟

  表面技术. 2023, 52(6): 140-152. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.013

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  中国是有着五千年灿烂文化的文明古国和文化遗产大国。文物保护是中华儿女传承古老文明的历史责任。铁质文物在中国拥有漫长的历史，但由于铁作为金属的活泼性较强，易腐蚀，现存的铁质文物面临保存现状差且防护难度大的严峻挑战，因此如何对铁质文物进行系统性防护成为研究工作的重点。鉴于目前铁质文物腐蚀防护技术受到国内学者和文物界越来越多的关注，基于大量的文献调研和长期对国内外腐蚀防护技术研究动态的跟踪，对铁质文物腐蚀防护技术的研究进展进行了总结。首先，结合铁质文物具体保护实例简介了铁质文物的腐蚀机理。其次，讨论了铁质文物传统的腐蚀防护技术，主要包括除锈技术、脱盐技术、缓蚀技术和封护技术。除锈技术主要分为物理除锈技术和化学除锈技术，对比了两者的技术优势和劣势，重点阐述了激光清洗的作用机理以及除锈效果;脱盐技术的方法众多，主要通过实例介绍了索氏提取法和碱性溶液浸泡法的脱盐机理;缓蚀技术的核心为缓蚀剂，阐述了多种缓蚀剂对不同铁质文物的缓蚀效果;封护技术主要介绍了微晶石蜡、丙烯酸树脂和氟碳涂料3种材料在铁质文物上的应用。随着材料科学的发展，在铁质文物表面制备防护性涂层可实现对基体的有效保护，但由于金属涂层制备技术多以激光束、等离子束、电子束等高能量密度束为热源，导致涂层制备过程热输入过大，对铁质文物基体的损伤较大。根据铁质文物的防护性要求——“不改变文物原状”与“最小干预”原则，介绍了一种基于低温环境下将微米级金属粉末或复合粉末加速至超音速状态并沉积于基体材料表面形成涂层的新型表面防护技术——冷喷涂技术，重点介绍了几种不同金属基材料在铁碳合金表面形成涂层的实际性能，主要表现为显微组织均匀致密，且与基体之间形成了较好的界面结合，有望应用于铁质文物的修复与防护领域。最后，指出了铁质文物腐蚀防护研究进展尚存的关键问题，并对铁质文物腐蚀防护技术的发展前景进行了展望，为文物保护工作者的研究实践提供新思路。
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  抗气蚀聚氨酯涂层的研究进展

  王天聪, 侯国梁, 苏琼, 崔海霞, 陈磊, 周惠娣, 陈建敏

  表面技术. 2023, 52(6): 153-165. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.014

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  随着水轮机和螺旋桨等过流件的尺寸和转速不断提高，气蚀损坏问题更加突出，因此易施工涂覆且便于设计调控的聚氨酯涂层始终是耐气蚀领域的研究热点。系统回顾了聚氨酯材料在气蚀防护领域的研究发展历程，深刻指出了这类材料作为耐气蚀涂层使用时存在的突出问题，例如耐水性、附着力、机械性能、耐磨性能和防污能力等较差，系统分析了这些因素导致涂层损坏失效的机理。针对上述问题，重点根据聚氨酯独特的分子结构，分别从表面能、电负性、化学键合、接枝改性、添加功能填料等方面，提出了改善聚氨酯涂层在复杂工况下应用性的解决办法。最后，鉴于我国对能够在海洋等苛刻环境中长期稳定服役的高性能气蚀防护涂层的急迫需求，对发展以自愈合聚氨酯为代表的集防污抗气蚀耐磨损自修复等功能于一体的新型聚氨酯材料进行了展望。
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  电磁场辅助激光熔覆技术的研究进展

  王茜, 张亮, 李倩, 张峻巍, 班春燕

  表面技术. 2023, 52(6): 166-179. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.015

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  激光熔覆技术在装备制造、石油化工等领域有着广泛应用，但熔覆层裂纹、气孔和夹杂、溶质元素分布不均匀及表面起伏等问题严重制约了其应用。因而，提高熔覆层质量，特别是减少高硬材料熔覆层裂纹，对发展激光增材制造和再制造技术具有重要意义。电磁场辅助激光熔覆技术具有组合形式多样、工艺可控性强、作用效果显著等特点，通过在激光熔覆过程中施加电磁场，利用电磁力对熔池的搅拌作用改变传质传热过程，可以实现提高熔覆层质量、细化微观组织、改善性能的目的。在介绍电磁场辅助激光熔覆技术的应用背景及技术特点的基础上，系统总结了国内外关于电磁场辅助激光熔覆技术相关研究的最新进展。梳理概括了电磁场对激光熔覆过程的影响机制，讨论了电磁场对熔体运动行为和凝固过程的影响机理。电磁场对熔体运动行为的影响主要体现在电磁搅拌效应、电磁制动效应、热电磁流体效应、电迁移效应、趋肤效应等方面;对熔体凝固过程的影响主要体现在晶粒破碎作用、原子团起伏效应、焦耳热效应等方面。同时，详细分析了不同电磁场形式(单一磁场、单一电场及电磁复合场)对激光熔覆涂层组织和性能的影响，并对比分析了不同电磁场形式的优缺点和差异性。归纳了现阶段应用于电磁场辅助激光熔覆的涂层材料体系，包括铁基涂层、镍基涂层、钴基涂层及复合涂层，重点讨论了电磁场对各类涂层组织成分均匀化和析出相及强化相分布规律影响的内在机理。同时结合电–磁–超声多场耦合辅助激光熔覆技术的最新成果，阐述了电磁场和超声场的耦合作用对激光熔覆涂层的影响。最后对现阶段电磁场辅助激光熔覆技术存在的问题及未来发展方向进行了展望。
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  医用钛植入体激光微纹理生物性能研究进展

  张艺嘉, 潘永智, 王振达, 门秀花, 付秀丽

  表面技术. 2023, 52(6): 180-195. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.016

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  医用钛合金具有强度高、弹性模量低、疲劳性能好、密度最接近人骨等优点，被广泛应用于临床医学牙科和骨移植等领域。目前较常用的医用钛合金表面加工方法包括机械加工、酸蚀、喷砂、等离子喷涂和激光加工等。通过对比分析，激光加工表现出明显优势，与化学或传统物理加工方法相比，采用激光加工医用钛植入体表面具有高效、清洁、准确、柔性等优势。应用各类脉冲激光器，可以在植入体表面加工特定的表面纹理和纹理组合，改善植入体的生物相容性。归纳了植入体表面纹理对植入环境的影响，表面纹理形状、粗糙度和润湿性等表面特性直接影响细胞组织的黏附、生长和增殖，对细胞生长具有接触导向作用。通过调控激光通量、脉冲频率、扫描速度和脉冲宽度等激光参量可对表面纹理的规则性、准确性、尺寸、氧化程度等特征产生不同影响，进而影响医用钛植入体的表面微观形貌、粗糙度、硬度和润湿性，使其在生物环境中获得更好的服役性能。通过激光加工获得的理想医用钛植入体表面可有效避免植入体表面细菌的滋生，降低发病率，提高植入成功率。经激光加工后，医用钛植入体表面会出现不同程度的裂纹，导致在服役过程中植入体表面产生的摩擦碎屑对植入体环境造成不良影响。通过综述以上各方面的研究进展可知，随着超短脉冲激光技术的发展和新型医用植入体材料β钛合金制备技术与工艺的完善，经激光加工后植入体将获得更理想的表面特性和服役性能。
摩擦磨损与润滑
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  钢轨轨面静电喷涂SiO2增黏颗粒行为与利用率研究

  黄启芮, 张沭玥, 王文健, 师陆冰, 林强, 丁昊昊

  表面技术. 2023, 52(6): 196-207. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.017

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  目的 为了改善传统撒砂过程中SiO2增黏微粒利用率低的问题，将静电喷涂技术引入轮轨增黏领域，研究不同喷涂参数与颗粒粒径对SiO2微粒行为与利用率的影响，并进一步对比分析静电喷涂微粒与传统撒砂的增黏效果。方法 利用Gema静电喷枪与静电喷涂动态试验平台进行喷涂试验;利用MJP–30A轮轨滚动磨损与接触疲劳试验机进行轮轨黏着与磨损试验;利用光学显微镜(OM)对SiO2微粒吸附情况进行观察与分析，并通过电子天平测量与计算轨面颗粒量与颗粒利用率。结果 相较于未施加静电电压，静电电压为90 kV时轨面颗粒量提升了3.8倍。静电电压由30 kV增加至70 kV时，颗粒利用率提升约60%;当静电电压进一步增加至90 kV时，由于颗粒带电量趋于饱和，颗粒利用率仅提升10%。SiO2微粒利用率随着喷嘴高度与颗粒粒径的增大先增大后减小，喷嘴高度为25 cm且颗粒粒径为300目时颗粒利用率最高，可达60%;300目SiO2微粒在静电电压为90 kV时，随着喷枪移速的增大，喷枪在单位距离上喷涂时间相对减少，使得喷涂在钢轨轨面的颗粒量降低。90 kV静电喷涂SiO2微粒增黏时，最大黏着系数接近传统撒砂增黏，有效作用时间是传统撒砂的2.2倍，轮轨磨损率仅为传统撒砂增黏的75%与65%，轮轨损伤显著减轻。结论 利用静电喷涂技术可以有效提升SiO2微粒在钢轨轨面的利用率，并提升颗粒在轨面的吸附性;静电喷涂SiO2微粒增黏与传统撒砂增黏的黏着系数相近，且轮轨磨损率更低。
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  GaN晶片电化学腐蚀表面摩擦磨损特性

  严杰文, 阎秋生, 潘继生

  表面技术. 2023, 52(6): 208-222. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.018

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  目的 研究GaN晶片腐蚀表面的摩擦磨损行为，分析电化学腐蚀条件及介质环境对摩擦磨损行为的影响。方法 对不同条件电化学腐蚀后的GaN晶片表面进行摩擦磨损实验，通过腐蚀表面的摩擦磨损行为分析电解质溶液(NaOH\Na2S2O8\H3PO4)和腐蚀电位对GaN晶片腐蚀效果的影响，以及腐蚀表面材料的磨损去除特性。结果 水介质的润滑作用能有效保持摩擦因数曲线的平稳;不同电解质溶液电化学腐蚀的GaN晶片表面摩擦磨损存在明显差异，摩擦磨损区域沟槽尺寸和磨损率的顺序为NaOH>Na2S2O8>H3PO4;腐蚀电位磨损实验结果表明，腐蚀电位越高，摩擦因数越大，磨损率越大，磨损沟槽表面缺陷越多;通过电化学工作站，测试分析了极化曲线，得到电化学腐蚀速率顺序为NaOH>Na2S2O8>H3PO4，与材料去除磨损率规律一致。结论 摩擦表面的磨损特性表明，腐蚀表面摩擦磨损率越大，磨损区域的缺陷越多，对应的电化学腐蚀速率越快，表面腐蚀作用越强，在磨损过程中材料越容易被去除。在电化学腐蚀表面摩擦磨损过程中，磨料的引入可明显改变腐蚀表面的摩擦磨损特性，硬质金刚石磨料能显著增大表面磨损率，摩擦因数增大，且曲线波动大，磨损区域的缺陷增多，材料去除呈现明显的脆性断裂痕迹;软质硅溶胶磨料相较于金刚石磨料，其磨损率变小，但摩擦因数曲线更平稳，磨损区域的磨损缺陷减少，表面材料呈现明显的塑性域去除。
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  两种油溶性离子液体与进口添加剂的摩擦学性能对比

  李飞舟, 杨朝钊, 郭便, 梁依经, 周康, 吕会英, 范丰奇, 黄卿, 于强亮, 蔡美荣, 周峰

  表面技术. 2023, 52(6): 223-234. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.019

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  目的 对比研究合成的油溶性离子液体(IL)N/P、P/P与传统极压抗磨添加剂IR 349、IR 353和FM 3606对85W/90 GL–5齿轮油摩擦学性能的影响。方法 以IL和传统极压抗磨剂为添加剂，加剂量为1%，在85W/90基础上制备5种润滑剂，空白样85W/90作为对照，通过同步热分析仪测试其热分解温度，采用点面往复摩擦形式在SRV–Ⅳ摩擦机上对其减摩抗磨性能进行研究，采用四球摩擦机测试其极压承载能力。通过环境扫描电子显微镜(ESEM)、三维轮廓扫描仪、X射线光电子能谱仪(XPS)对各润滑剂润滑后对应的磨斑进行微观形貌表征并对其元素组成进行分析。结果 IL的加入在很大程度上提高了85W/90的热分解温度。在50 ℃条件下，含有IL添加剂的齿轮油表现出更为优异的减摩抗磨性能，在150 ℃条件下，含IL添加剂的齿轮油与含传统极压抗磨剂的齿轮油抗磨性能相当，而前者减摩性能更为优异。极压承载能力测试表明，所合成的IL在一定程度上改善了85W/90的油膜强度。根据XPS分析结果推测，IL添加剂在外界应力(热应力、机械应力)下分解后，与金属表面反应并生成具有良好润滑效果的边界薄膜。结论 2种油溶性IL可明显改善齿轮油的摩擦学性能，可部分替代一系列进口添加剂，为后续进一步发展绿色、高性能润滑添加剂提供了一定思路，但IL的润滑机制仍值得深入探讨。
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  TiB2掺杂WS2复合薄膜的宽温域摩擦学性能研究

  刘进龙, 李红轩, 吉利, 刘晓红, 张定军

  表面技术. 2023, 52(6): 235-245. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.020

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  目的 探究TiB2溅射电流(即TiB2含量)对WS2/TiB2复合薄膜在宽温域(25~500 ℃)下摩擦学性能的影响。方法 采用非平衡磁控溅射技术制备WS2/TiB2复合薄膜。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)观察薄膜的形貌及结构;通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)表征薄膜结构;通过纳米压痕仪(Anton Paar，NHT²)评价薄膜的机械性能;利用高温球盘摩擦磨损试验机(THT01，03591)测试薄膜的摩擦学性能;采用光学显微镜(Olympus，STM6)、三维轮廓仪(Micro XAM–800)观察磨痕及磨斑形貌，通过HRTEM分析磨痕和磨斑的结构。结果 TiB2掺杂使WS2薄膜由高度结晶态向非晶态转变，增大了薄膜的致密度并提高了其机械性能。随着TiB2溅射电流的增大，复合薄膜的摩擦因数和磨损率呈先下降后上升的趋势。随着试验温度的升高，复合薄膜的摩擦因数先降低后升高，但磨损率一直逐渐升高。TiB2溅射电流为1.5 A时，制备的复合薄膜在宽温域(25~500 ℃)具有较低的摩擦因数和磨损率。300 ℃条件下，TiB2溅射电流为1.5 A时制备的复合薄膜在摩擦剪切力作用下重新定向形成了TiB2(101)晶体取向和平行于滑动方向的WS2(002)晶体取向，并在高环境温度和摩擦热作用下氧化形成了润滑相TiO2(001)晶体结构。结论 TiB2溅射电流为1.5 A时制备的复合薄膜具有优异的宽温域摩擦学性能。薄膜致密的非晶结构、高的硬度和弹性模量，以及在摩擦剪切力和高温氧化作用下重新结晶取向是低摩擦磨损的关键。
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  聚醚醚酮与不同硬质涂层配副的摩擦学行为对比

  周小卉, 孙丽丽, 蒋先春, 崔丽, 汪爱英, 崔平, 柯培玲

  表面技术. 2023, 52(6): 246-255, 360. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.021

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  目的 对比聚醚醚酮(PEEK)与不锈钢、CrN涂层、Cr/GLC多层涂层3种配副的大气环境摩擦学行为。方法 采用多靶磁控溅射镀膜技术在17–4PH不锈钢基底表面制备CrN涂层和Cr/GLC多层涂层。采用摩擦磨损试验机和三维轮廓仪对配副摩擦因数和磨损率进行测试，采用扫描电镜、拉曼光谱仪和显微红外光谱仪等方法，表征不同配副摩擦前后的表面物理化学状态，剖析涂层与PEEK配副的磨损机理。结果 CrN涂层和Cr/GLC多层涂层均显著提高了不锈钢基底的摩擦性能，相较于PEEK与17-4PH不锈钢配副，CrN涂层和Cr/GLC多层涂层的摩擦因数都显著降低。此外，涂层的磨损率分别降低了93.1%、97.4%;对应PEEK配副的磨损体积也分别降低了35.1%和65.8%。在3种配副条件下，PEEK摩擦后均发生了芳香环的开放、取代、交联，以及不同程度的结晶度损失，结晶度的顺序为未磨PEEK>PEEK–Cr/GLC>PEEK–CrN> PEEK–17-4。结论 CrN涂层的硬度、粗糙度较高，且缺少润滑，黏着磨损更显著，PEEK材料发生了大量转移，转移材料在减轻PEEK磨损的同时也阻止了结晶度的降低。PEEK与Cr/GLC多层涂层配副表现出最佳的耐磨损性能，主要归因于摩擦时PEEK结晶度的维持及GLC中富石墨相赋予涂层的低剪切润滑作用。
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  考虑粗糙度的水润滑复合微织构推力轴承性能分析

  王丽丽, 段敬东, 李龙超, 刘迎澳, 包云龙

  表面技术. 2023, 52(6): 256-265, 409. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.022

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  目的 改善摩擦副润滑性能，研究考虑表面粗糙度时复合微织构参数对推力轴承性能的影响，同时通过实验进一步说明复合微织构的减摩作用机理。方法 建立表面粗糙度模型、复合微织构的水膜厚度方程和推力轴承的广义雷诺方程，研究不同复合微织构形状和排列方式推力轴承的性能。通过摩擦磨损实验验证复合微织构形状对轴承润滑性能的影响。结果 复合微织构有效改善了摩擦副的摩擦学性能，在15种复合微织构和2种单一织构中，复合微织构的承载性能均优于单一鱼形和圆形织构，圆形复合鱼形微织构具有较好的润滑性能;当不同微织构沿周向排列时获得了较好的润滑参数，相较于径向排列，其承载力提升了45.45%;考虑表面粗糙度时，轴承的润滑性能得到提高，当尺度系数为0.002 2、分维系数为2.6时，轴承获得了较好的润滑性能，相较于未考虑粗糙度时其承载力得到提高。结论 实验得出与理论相同的结论，圆形复合鱼形微织构具有较好的承载力和减摩性能，合适的复合微织构参数可以有效提高水润滑推力轴承的润滑性能，降低摩擦因数。
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  热镀锌线中轴套衬瓦的锌腐蚀–磨损交互行为研究

  饶思贤, 左竞成, 黄国辉, 石亚飞, 王孝义

  表面技术. 2023, 52(6): 266-275. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.023

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  目的 明确轴套、衬瓦间锌腐蚀–磨损的交互作用机制对合理选材、有效控制磨损的重要意义。方法 使用陶瓷纤维马弗炉将纯锌粒加热到460 ℃后，对轴套、衬瓦试样进行液锌浸蚀试验，利用Ansys模拟出三辊轴套、衬瓦间的接触应力，采用多功能磨损试验机测出试样的摩擦系数以及磨损量，使用三维视频显微镜观察试样的三维形貌，使用扫描电镜对试样进行表面形貌观察和微观组织分析。结果 当316L不锈钢试样浸入高温锌液1 h后，可以看到基体外表面出现多个合金层，总厚度达600~800 μm。在带钢张力20 kN，矫正辊插入量10 mm的常见工况下，沉没辊轴套、衬瓦间接触应力可达65.14 MPa，稳定辊轴套、衬瓦间接触应力可达17.79 MPa，矫正辊轴套、衬瓦间接触应力可达26.69 MPa。无渗锌处理，垂直施加载荷为81 N时，在900 s以后摩擦系数稳定到0.03;当载荷为154.5 N时，摩擦系数维持在较低水平。渗锌处理时，无论载荷是81 N还是154.5 N，摩擦系数均在0.1上下波动。渗锌处理并加入硬质锌渣时，摩擦系数进一步的升高，波动幅度更大。无论施加的垂直施加载荷是81 N还是154.5 N，磨损量在无渗锌处理、渗锌处理、渗锌处理并加入硬质锌渣3种工况下依次递增。结论 316L不锈钢经高温渗锌腐蚀形成的渗锌层、硬质锌渣显著提升了轴套、衬瓦间的摩擦系数以及磨损量，使表面低硬度合金层快速磨损。磨损磨去合金层，使新鲜基体持续暴露，促进了高温锌腐蚀的持续进行，不断形成新的腐蚀层，又不断被磨损掉，两者间的交互协同使得不锈钢轴套磨损速率提高而迅速失效。
腐蚀与防护
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  粉末冶金靶材多弧离子镀HY3涂层抗氧化性能

  李梦奇, 彭徽, 文娇, 郭洪波

  表面技术. 2023, 52(6): 276-284, 360. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.024

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  目的 研究靶材制备工艺对多弧离子镀(Arc ion plating，AIP)MCrAlY涂层抗氧化性能的影响。方法 采用粉末冶金方法制备NiCrAlYSi(HY3)靶材，然后采用AIP在DZ125合金基体上制备HY3涂层。在1 100 ℃下对粉末冶金靶材制备涂层进行200 h的静态氧化实验，采用SEM、XRD等对靶材和氧化前后的涂层进行微观组织分析，并与传统铸造靶材进行对比。结果 采用粉末冶金方法制备的靶材成分更加均匀，相尺寸约为5 μm，相较于铸造靶材降低了1个数量级。采用粉末冶金靶材制备的涂层(P涂层)元素分布更均匀、β相含量更高。经过1 100 ℃、200 h的高温氧化，P涂层的氧化增量为1.01 mg/cm²，低于铸造靶材制备的涂层(C涂层，1.10 mg/cm²)。在200 h后，P涂层表面的热生长氧化物(TGO)完整，而C涂层表面的TGO出现了剥落现象，P涂层的活性元素均匀分布，促进TGO内生成了少量弥散分布的钉扎氧化物Y2Hf2O7，提高了TGO的抗剥落能力。更高的β相含量促进了氧化初期θ?Al2O3的快速生成，有利于P涂层生成保护性能更好的TGO。结论 粉末冶金靶材成分的均匀性优于传统铸造靶材，采用粉末冶金靶材制备的HY3涂层的抗高温氧化性能优于铸造靶材制备的HY3涂层。
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  V形面喷涂成膜数值模拟

  陈诗明, 陈雁, 陈文卓, 姜俊泽, 周爽

  表面技术. 2023, 52(6): 285-295. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.025

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  目的 建立V形面喷涂成膜仿真模型，深入研究V形面喷涂成膜特性，为优化喷涂喷枪轨迹及获取理想涂膜提供理论支撑。方法 采用欧拉–欧拉方法建立包含喷雾流场模型和喷雾沉积模型的V形面喷涂成膜模型，结合动态自适应加密技术和SIMPLE算法，求解分析喷雾流场规律和涂膜厚度分布特性及形成机理，开展喷涂实验验证所建模型及成膜特性的正确性。结果 随着Z轴距离的增大，喷雾流场横向雾形由椭圆形变为长条状，纵向雾形在长轴方向上近壁面时与平面喷涂差别较大。相较平面喷涂，外壁喷涂喷雾覆盖范围广，内壁喷涂结果相反，且喷雾横向扩展程度与Z轴坐标值均呈线性关系。V形面内外壁喷涂涂膜均呈椭圆形，且膜厚均沿径向递减。外壁喷涂涂膜光环宽度最大，涂膜厚度值普遍低于平面喷涂;内壁喷涂涂膜光环宽度最窄，短轴方向涂膜厚度值普遍高于平面喷涂。随着V形面角度变大，涂膜中心厚度不断增加。涂膜厚度值在短轴方向均呈单峰分布，而在长轴方向上，外壁喷涂涂膜厚度均呈双峰分布，内壁喷涂涂膜厚度分布随角度变化有差异。结论 建立的喷涂成膜模型用于V形面喷涂成膜过程仿真是有效的，V形面较大地改变了喷涂过程中的喷雾流场特性和涂膜厚度分布特性。
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  压力辅助固态成形法制备钢板表面铝涂层

  赵雪妮, 尹琴月, 赵振洋, 刘家豪, 王朋义, 王贤贤

  表面技术. 2023, 52(6): 296-306. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.026

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  目的 获得厚度可控的Fe–Al合金层，提高Q235钢板的耐腐蚀性能和成形加工性能。方法 通过创新涂层制备方法，以Q235为基体金属，以铝箔为镀层金属，采用压力辅助固态成形法在Q235钢板表面制备耐腐蚀铝涂层(AlP/Q235)。通过三点弯曲实验研究AlP/Q235的成形性能，通过全浸泡腐蚀失重实验、电化学实验分析研究AlP/Q235的腐蚀性能，利用扫描电子显微镜及其附带的能谱仪对铝涂层弯曲变形后的显微结构、微观组织和元素组成进行表征。探讨压力辅助固态成形铝涂层对基体的保护行为，并阐明铝涂层的腐蚀防护机理。结果 在采用压力辅助固态成形法制备的铝涂层钢板中，铝箔与Q235基体实现了冶金结合，生成了厚度大约为44 mm的Fe–Al合金层，合金层主要由“颗粒状”的FeAl3和“锯齿状”的Fe2Al5相层组成。通过三点弯曲试验测得AlP/Q235的弯曲强度为255 MPa，与Q235相比，提高了11.8%。在NaCl(质量分数为3.5%)溶液中全浸泡腐蚀25 d后，AlP/Q235的平均静态腐蚀速率为0.21 mg/(dm.d)，约为Q235的1/10。在NaCl(质量分数为3.5%)溶液中浸泡，并进行电化学实验，测得AlP/Q235的电流密度Jcorr为1.583 μA/cm²，约为Q235的1/27。结论 采用压力辅助固态成形法制备的AlP/Q235，获得了厚度可控的Fe–Al合金层，有效提高了其耐腐蚀性能和成形加工性能。
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  30CrMnSiA钢表面镉镀层化学转化膜的电化学特性

  皮志超, 宋宜强, 闫江涛, 李柱祥, 胡水莲, 周飞

  表面技术. 2023, 52(6): 307-318. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.027

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  目的 通过研究镉镀层绿色化学转化膜的电化学性能，获得镉镀层最佳绿色化学钝化工艺。方法 采用无氰镀镉工艺，在30CrMnSiA钢表面电镀镉。采用植酸和钼酸钠在镉镀层表面进行绿色钝化处理，构建复合化学转化膜。通过研究钼酸钠浓度、处理时间和植酸浓度对绿色钝化处理镀镉层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中电化学性能的影响，获得最佳的镀镉层绿色钝化工艺。结果 在处理时间为10 min、植酸的质量分数为1.0%的条件下，当钼酸钠的质量分数增至3%时，开路电压先从?0.741 9 V增至?0.739 7 V后，再降至?0.761 1 V，电荷转移电阻Rct从2.34 kΩ.cm²增至8.79 kΩ.cm²，腐蚀抑制率从72.9%增至92.8%，自腐蚀电流密度Jcorr从81.47 μA/cm²降至最低值(6.887 2 μA/cm²)。当钼酸钠和植酸的质量分数分别为2.0%和1.0%时，随着处理时间的延长，开路电压从?0.755 9 V增至?0.729 5 V，Rct先增至6.68 kΩ.cm²，然后降至5.28 kΩ.cm²，自腐蚀电流密度从16.26 μA/cm²降至4.527 μA/cm²。当钼酸钠的质量分数为2.0%、处理时间为10 min时，随着植酸浓度的增加，试样的开路电压从?0.739 3 V降至?0.756 1 V，Rct先增至6.68 kΩ.cm²，然后降低，自腐蚀电流密度Jcorr呈现先降至最小值后再增大的趋势。结论 与镉镀层相比，经化学转化膜处理后试样表现为高的开路电压、大的电荷转移电阻和低的自腐蚀电流。得到了耐蚀性好且成本较低的镉镀层表面绿色钝化工艺，钼酸钠和植酸的质量分数分别为2.0%和1.0%，处理时间为10 min。
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  不同方法制备K403镍基高温合金渗铝层的氧化行为研究

  杨久峰, 舒小勇, 董舒赫, 汪云程, 彭晓

  表面技术. 2023, 52(6): 319-326. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.028

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  目的 研究采用包埋渗(PCA)、料浆渗(SA)和化学气相沉积(CVD)3种方法，在Ni基高温合金K403上制备渗Al涂层的成分和结构差异及其对氧化行为的影响，为采用相关方法制备高性能渗Al涂层提供理论和实验指导。方法 在K403上，采用3种方法在950 ℃下扩散渗Al，通过带能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析仪(TGA)分析不同方法制备的渗Al涂层的成分变化情况，以及对Al2O3生长机制的影响。结果 采用SA、PCA、CVD 3种方法扩散渗Al，均获得了β–NiAl涂层，其中来自K403合金基体元素(尤其是Ti)的掺杂情况各不相同，掺杂浓度按照涂层制备方法排列顺序为SA>CVD>PCA。在1 000 ℃空气中恒温氧化，结果表明，CVD渗Al涂层的氧化速度最慢，PCA最快，SA居中。这是由于Ti的掺杂水平不同，导致涂层的氧化行为，尤其是亚稳态θ–Al2O3向稳态α–Al2O3的转变过程发生了变化。在氧化时，PCA渗Al涂层快速生长θ–Al2O3膜，适量Ti的掺杂致使CVD渗层α–Al2O3膜快速形成。虽然SA渗Al涂层在多数地方生长α–Al2O3膜，但过量Ti掺杂导致渗层析出较多大尺寸富Ti相，快速外氧化和内氧化使得涂层的总氧化速度居于另2种涂层之间。结论 在K403上采用不同方法渗Al，合金元素的掺杂水平不同，使得制备的β–NiAl涂层的氧化机制发生变化。
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  模拟酸雨大气环境镀锌钢的室内加速腐蚀行为和机理

  陈翠, 王瑾, 陈娜娜, 刘倩倩, 张新, 肖葵

  表面技术. 2023, 52(6): 327-336. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.029

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  目的 采用室内加速试验方法研究热浸镀锌钢在模拟酸雨大气环境中的腐蚀行为和机理。方法 主要采用失重法对试样的腐蚀动力学进行研究，采用EDS、XRD和XPS对试样进行腐蚀产物成分分析，通过SEM和共聚焦显微镜观测试样表面形貌，采用EIS对试样表面涂层的保护性能进行检测。结果 在模拟酸雨大气环境中，厚度损失与时间呈幂函数关系，腐蚀大致是一个减速过程但在104 d后加速，在120 d后试样表面出现红锈和密集、深而窄的点蚀坑。主要腐蚀产物有ZnO、Zn4SO4(OH)6及可溶性产物ZnSO4.xH2O和Na2ZnSO4.4H2O，并且由截面形貌可知，镀层在酸雨环境中易被破坏。结论 在模拟酸雨大气环境中，热浸镀锌本身的耐蚀性很快失效，腐蚀速度加快直至生成的腐蚀产物在缺陷处形成较为完整的产物膜，对镀层的腐蚀具有一定抑制作用。但是酸雨环境中腐蚀产物膜较薄，易被破坏，这种溶解会使镀层失去保护，进一步腐蚀。
精密与超精密加工
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  静电雾化机理及微量润滑铣削7075铝合金表面质量评价

  吴喜峰, 许文昊, 马浩, 周宗明, 刘波, 崔歆, 李长河

  表面技术. 2023, 52(6): 337-350. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.030

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  目的 针对传统气动雾化微量润滑雾化性能差、环境气雾浓度高以及参数化可控性差的技术难题，设计了静电雾化微量润滑铣削供给系统。研究了铣刀工件约束界面的气流场并进行了静电雾化微量润滑(Electrostatic Minimum Quantity Lubrication，EMQL)机理分析与7075铝合金铣削表面质量评价。方法 通过分析铣刀工件约束界面气流场的分布情况，对气流场中的涡流场速度分布情况进行了理论建模，基于圆周涡流与进入涡流的动力学特征建立了喷嘴最佳射流位姿模型。研究了EMQL的荷电与雾化机理，在此基础上，进行了不同润滑条件下的铣削7075铝合金实验，包括干切削、浇注式、EMQL。测量了不同润滑条件下的铣削力、铣削表面粗糙度(Ra、Rsm)，此外，对2种参数条件下EMQL获得的加工表面轮廓进行了自相关分析。最后，分析了荷电润滑剂在切削区的微观作用机制。结果 在实验铣削参数条件下，进入涡流的诱导半径为0.007 m，最佳位姿参数设定如下:射流点到工件表面的距离lz=9.7 mm，射流点到铣刀边缘的距离ly=11.5 mm，喷嘴与工件水平方向的夹角γ≈40°。与干切加工相比，EMQL获得的铣削力降低了15%、18.6%;此外，与干切削相比，30 kV条件下的EMQL获得的Ra、Rsm分别降低了15.5%、25%，并且相比于20 kV的电压，30 kV的EMQL铣削表面轮廓自相关分析曲线显示出更优异的表面质量;浇注式润滑获得了最佳的表面质量(Ra=0.221 μm、Rsm=0.037 μm)。结论 荷电液滴能够提升摩擦界面毛细管的渗透性能，并且毛细渗透长度可以在提升电压的条件下增加，在高电压条件下的EMQL相比于低电压条件下的EMQL展现出更好的铣削性能。
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  金刚石一次粒径对固结聚集体金刚石磨料垫加工性能与磨损过程的影响

  牛凤丽, 王科荣, 任闯, 刘宁, 朱楠楠, 朱永伟

  表面技术. 2023, 52(6): 351-360. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.031

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  目的 探究金刚石颗粒的一次粒径对固结聚集体金刚石磨料垫磨损的影响规律，提高固结磨料垫的自修整、加工性能及经济耐用度。方法 选择14、8、5、1 μm等4种粒度的金刚石颗粒，采用烧结法制备聚集体金刚石磨料，并将其用于制备固结聚集体金刚石磨料垫。在CP-4抛光测试系统平台上开展研磨试验，在线获取加工过程中的力信号和摩擦因数。对比4种粒径的固结聚集体金刚石磨料垫的磨损速率、研磨比、研磨前后磨料垫的微观形貌、碎屑的形貌及尺寸分布，分析固结磨料垫的磨损过程及其演变规律。结果 随着金刚石颗粒粒径的增大，固结聚集体金刚石磨料垫的磨损速率由0.2 μm/min(金刚石颗粒为1 μm)增加到3.5 μm/min(金刚石颗粒为14 μm)，研磨比由2.02增加至14.33。大粒径(≥5 μm)的固结磨料垫研磨后，表面仍有锋利的金刚石微切削刃，研磨过程中的切向力和摩擦因素保持稳定，固结聚集体金刚石磨料垫的磨损形式以金刚石颗粒的脱落为主;超细粒径(≤1 μm)固结磨料垫表面的金刚石颗粒出现堵塞现象，并且研磨过程中的切向力和摩擦因数持续下降。结论 随着金刚石颗粒的一次粒径增大，固结聚集体金刚石磨料垫的磨损速率增加，自修整能力、材料去除能力和加工过程稳定性得到提升，进入稳定磨损期的时间缩短。
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  仿形组合磁极研磨增材制造复杂表面工艺研究

  孙岩, 潘明诗, 王杰, 陈燕

  表面技术. 2023, 52(6): 361-368. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.032

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  目的 改善零件表面质量，延长零部件使用寿命。方法 应用Ansys Maxwell模拟仿真沿盘形磁极圆周开不同形状槽时磁极磁感应强度的分布。以钛合金(Ti6Al4V)材料增材制造的成形零件为例，基于磁粒研磨抛光技术，利用仿形组合开槽磁极对成形零件沟槽表面进行研磨抛光。结果 模拟结果表明，沿磁极圆周开均布矩形槽时，磁极的磁感应强度波峰值最大，波谷值最小，磁场强度梯度变化最大，最适合复杂工件表面的磁粒研磨。磁性磨粒粒径、磁极转速和研磨间隙等参数的设置都会影响研磨加工效果，经模拟和实验获得最佳工艺参数为磁性磨粒粒径180 μm、磁极转速1 000 r/min、研磨间隙2 mm。设置如上所述的加工工艺参数，成形零件沟槽表面粗糙度Ra由原始的10.70 μm降为0.52 μm，且其表面缺陷得到有效去除。结论 采用仿形组合开槽磁极应用磁粒研磨技术能够实现增材制造复杂零件表面的研磨抛光。
表面功能化
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  PTFE–SiO2复合涂层电子发射特性及抑制放电

  蔡亚辉, 王丹, 张雯, 贺永宁

  表面技术. 2023, 52(6): 369-376. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.033

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  目的 调控空间电子器件有机介质聚四氟乙烯(PTFE)表面的二次电子发射系数(SEY)接近1，以降低表面电荷沉积速率，减少静电放电(ESD)的发生。方法 通过磁力搅拌将PTFE分散液和SiO2粉末混合均匀，制备不同浓度配比的PTFE–SiO2混合溶液，将混合溶液旋涂在覆铜板表面，在80 ℃烘箱中加热4 h得到复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)对涂层表面形貌进行观察，采用局域漏电流法对复合涂层的二次电子发射系数进行测试，通过MATLAB对表面电势进行仿真计算，在SEM中对复合涂层放电特性进行测试。结果 从SEM图可以看出，随着SiO2浓度的增大，复合涂层表面SiO2颗粒变得密集。从SEY测试结果可以看出，在SEY>1的能量区间内，复合涂层的SEY随SiO2浓度的增大而逐渐降低，当SiO2质量分数大于15%后，涂层的SEY基本保持不变;在SEY<1的能量区间内，当SiO2浓度为15%时，复合涂层的SEY达到最大值。表面电势仿真计算结果及放电测试结果显示，复合涂层能有效降低表面电荷沉积速率及增大放电阈值。结论 当SiO2颗粒质量分数为15%时，复合涂层SEY的调控效果最显著，SEY最大值从2.0变化到1.6，10 keV能量下的SEY从0.6变化到0.8。当SiO2颗粒质量分数大于15%时，复合涂层能有效降低真空器件PTFE表面电荷沉积速率，提高放电阈值，减少静电放电的发生。因此，这是一种有效提高航天器电子器件可靠性和工作时间的表面处理方法。
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  MgO基外延BiFeO3薄膜的结构和铁电光伏性能

  霍幸民, 张宪贵, 刘立芳, 侯志青, 赵彬, 王云明, 魏东蕊, 董磊, 曾浩宇, 宋建民

  表面技术. 2023, 52(6): 377-383. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.034

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  目的 深入研究BiFeO3(BFO)薄膜的结晶结构、生长取向及测试温度对其介电和铁电光伏性能的影响。方法 采用偏轴磁控溅射法，分别以单晶(001)MgO基片和外延La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜作为衬底与底电极，构架Pt/BFO/LSCO/MgO异质结构的铁电电容器。采用XRD衍射仪表征LSCO和BFO薄膜的结构与生长取向，探究Pt/BFO/LSCO/MgO异质结构电容器的介电和铁电光伏性能，重点研究测试温度对其性能的综合影响。结果 X射线衍射(XRD)和Phi扫描结果表明，MgO基BFO与LSCO薄膜均为结晶良好的钙钛矿结构，且满足(00l)取向的外延生长。不同电压和频率下的介电测试表明，BFO铁电薄膜具有较强的铁电性，正负矫顽电压分别为3.36、–1.12 V，但存在明显的介电色散现象，呈现先减小、后增大的趋势。在~100 kHz时，介电损耗最小，为0.016;在8 MHz时，增加到了0.212。这主要由于不同频率下各种类型电荷的弛豫竞争机制所致。光伏性能测试表明，在室温(20 ℃)、光强250 mW/cm²紫光垂直照射下，开路电压(VOC)和短路电流(JSC)分别为0.32 V和0.21 mA/cm²。进一步提高测试温度(分别为40、60、80、100 ℃)发现，BFO铁电薄膜VOC呈先缓慢、后快速减小，而JSC呈先快速上升、后下降的趋势，并在临界温度80 ℃处展现了更快的光伏响应速度，VOC和JSC分别为0.30 V和0.96 mA/cm²。能带分析表明，底电极LSCO与上电极Pt间大的功函数差(~1 eV)使得BFO薄膜中存在较强的内建电场，这有利于分离光生载流子，从而极大提高了BFO薄膜的铁电光伏效应。结论 BFO是一种具有重要潜在应用价值的优良环保光伏候选材料，提供了一种提高BFO铁电光伏器件性能的切实可行策略。
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  p–GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治异质结紫外光电探测器光电性能

  李刚, 付政伟, 宋艳东, 马宗义, 刘子童, 冯礼志, 冯思雨

  表面技术. 2023, 52(6): 384-391. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.035

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  目的 通过设计一种新型p–GaN/ZnO(薄膜+纳米线)三明治异质结结构，提高ZnO对紫外光的响应。方法 利用化学气相沉积(CVD)方法，在蓝宝石/GaN衬底上生长出纳米线+薄膜交错排列的ZnO，得到具有三明治结构的p–GaN/ZnO材料。通过旋涂Ag纳米线(NWS)、滴银胶为电极，制备三明治结构的异质结紫外(UV)光电探测器。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征物相及形貌;利用光致发光(PL)和拉曼(Raman)光谱分析晶体结晶情况;利用半导体分析测试仪对该三明治异质结UV光电探测器进行光电性能测试，得到其光电性能变化规律。结果 该三明治结构光电探测器顶部为ZnO薄膜，中间为ZnO NWS与纳米片交错排列分布，底部为GaN。这种二维(2D)/一维(1D)/2D结构使入射光在结构内多次反射和散射，提高了光程长度，进而提高了光吸收。另外，由于p–GaN和n–ZnO形成PN结，在内建电场作用下，可以有效提高光生电子–空穴分离效率。光电性能测试结果表明，在偏压2 V、光功率密度520 μW/cm²(365 nm)条件下，响应度(R)为35.8 A/W，上升时间(tr)为41.83 ms，下降时间(td)为43.21 ms，外量子效率(Eq)为122%，比探测率(D^*)为1.31×10¹² cm.Hz^1/2.W^?1。结论 通过一步CVD法制备新型p–GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治结构UV光电探测器，可以有效提高ZnO对紫外光的响应，为探索新式结构光电探测器提供可能。
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  镍基分支化ZnOHF表面的制备及油水分离性能

  伊文静, 王春莹, 刘长松, 栗心明

  表面技术. 2023, 52(6): 392-399. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.036

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  目的 解决目前油水分离材料大多存在的制备工艺复杂、设备昂贵、分离效率低、重复使用性差等问题。方法 采用水热法在镍网表面生长分支化羟基氟化锌(ZnOHF)粗糙结构，随后在表面沉积十八烷基三甲氧基硅烷(ODS)分子，得到超疏水/超亲油镍网。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT–IR)对其表面的微观形貌、组织和表面成分进行表征，利用接触角测量仪表征其静态和动态润湿性能。结果 镍网表面生长的分支化ZnOHF粗糙结构，与低表面能的ODS单分子层协同作用，使该表面对水的接触角高达158°，对油的接触角则为0°，且连续滴加油品时，油会在表面迅速铺展、渗透，并向下滴落。将不同品类的油与水混合，模拟不同情况下的油水分离效果，其分离效率均在95%以上;经过50次重复的油水分离测试后，其油水分离效率仍能保持91%，表现出良好的重复使用性能。结论 实验制备的超疏水/超亲油镍网具有制备方法简单、成本低廉、高效耐用等优点，为含油废水的处理提供了新方法。
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  硬脂酸改性三氧化二铝表面润湿性的特性分析

  郝晓茹, 张羽, 谢军, 盛伟

  表面技术. 2023, 52(6): 400-409. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.037

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  目的 研究氧化铝经硬脂酸分子改性后的润湿行为，从表面改性角度探索聚合物自组装润湿性原理，进而制备出一种疏水性能良好的超疏水表面。方法 使用COMPASS力场进行分子动力学模拟，构建基于非键合粒子的Al2O3超晶胞模型体系，采用最速下降法和共轭梯度法进行优化，使所构建的模型在体系平衡下保持能量最小原则，并对其求解分析。进而基于模拟材料，通过两步喷涂法制备以改性纳米氧化铝为涂层的超疏水表面，观察表征特征，验证模型的正确性。最后从模拟构象、径向分布函数以及均方根位移方面分析氧化铝经硬脂酸分子改性前后水分子团簇在玻璃、氧化铝表面的微观润湿行为。结果 经硬脂酸改性后，氧化铝表面由亲水表面成为疏水表面。经分子动力学模拟表明，当硬脂酸浓度增加，每个硬脂酸的表面能由–110.5 kJ/mol变为–80.4 kJ/mol，硬脂酸分子降低了水分子团簇在玻璃和氧化铝表面的扩散系数，对疏水性的强弱有着重要的影响。结论 氧化铝颗粒与玻璃表面都具有强亲水性，且氧化铝对水分子的吸附能力要强于玻璃。硬脂酸能够降低氧化铝的表面能，且与纳米氧化铝发生化学反应后，将氧化铝由超亲水改性为超疏水。
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  MOFs混合基质膜的制备及其对Co(Ⅱ)的分离研究

  李艳秋, 汤毅, 彭银银, 李鸿江, 刘磊, 刘德蓉, 熊伟, 刘宁, 袁果园

  表面技术. 2023, 52(6): 410-419, 438. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.038

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  目的 为了解决MOFs原料价格昂贵且吸附剂不易回收的问题，以废旧PET瓶为酸源制备UiO–66，在聚丙烯腈中掺杂UiO–66制备MOFs混合基质膜以提升膜材料对钴离子的分离性能。方法 先将废旧PET瓶解聚制得对苯二甲酸，再以对苯二甲酸为原料制备MOFs材料UiO–66，利用MOFs与聚合物良好的相容性，将UiO–66分散到聚丙烯腈(PAN)中，制得MOFs混合基质膜UiO–66–PAN，通过XRD、FT–IR、BET、SEM等对UiO–66–PAN的表面形貌及结构进行分析。结果 成功制备出UiO–66–PAN，当UiO–66掺杂量由0%增加到6%时，膜材料的比表面积随UiO–66的增加而增大;当UiO–66掺杂量继续增加到8%时，UiO–66出现明显聚集，导致材料的膜通量和截留率降低;当UiO–66的掺杂量为6%时，6%–UiO–66–PAN的膜通量和截留率最高，分别为2 654 L.m^–2.h^–1和49.71%。将UiO–66–PAN用于Co(Ⅱ)的分离研究，在pH值为8.3、温度为25 ℃时，6%–UiO–66–PAN对Co(Ⅱ)的吸附量为26.56 mg/g，吸附过程自发吸热，符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型，经5次循环后对Co(Ⅱ)的去除率仍保持在80%以上。UiO–66–PAN具有良好的机械强度和稳定性，在金属离子分离方面具有潜在的应用价值。结论 UiO–66的加入能增强膜材料对Co(Ⅱ)的吸附能力，多孔结构的MOFs材料能够增强混合基质膜对金属离子的分离性能。
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  开放式低温等离子体对树脂基复合材料表面处理性能研究

  巴德玛, 乔乾森, 李长青, 崔海超

  表面技术. 2023, 52(6): 420-428. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.039

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  目的 采用开放式低温等离子体对树脂基复合材料表面处理，研究其对树脂基复合材料粘接性能的影响。方法 运用响应曲面法，对开放式低温等离子体加工工艺与树脂基复合材料表面自由能交互性进行研究。采用接触角测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、三维形貌仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等仪器对开放式低温等离子体处理前后复合材料的接触角与表面能、表面微观形貌与表面粗糙度、表面化学成分进行分析，使用万能试验机对处理前后复合材料的粘接强度进行研究。结果 输入功率、喷枪距离与试样移动速度3个响应因子中，喷枪距离对试样表面能的影响最为显著，其次是试样移动速度与输入功率。当开放式低温等离子体加工工艺为P=800 W，d=11.8 mm，v=10 mm/s时，表面能最大，从24.8 mJ/m²增加到78.3 mJ/m²，表面粗糙度与未处理试样相比提高了约2.5倍。处理后试样表面的氧元素含量明显增加，氧元素主要以含氧官能团的形式存在，材料表面极性增加。开放式低温等离子体对树脂基复合材料处理后，粘接试样平均拉伸剪切强度从16.6 MPa增加到27.5 MPa，粘接强度提高了约65.7%，粘接接头破坏形式从界面破坏到材料基材破坏。结论 开放式低温等离子体对树脂基复合材料表面处理后，能够有效地增加其粘接强度，树脂基复合材料润湿性与表面能、表面粗糙度以及表面含氧官能团数量增加，是粘接强度提高的主要因素。
表面强化技术
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  激光冲击TC17钛合金叶片的微观组织/应力演变及缺口振动疲劳性能

  徐明, 孙汝剑, 曹子文, 邹世坤

  表面技术. 2023, 52(6): 429-438. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.040

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  目的 提高航空发动机叶片的抗疲劳性能。方法 采用高功率密度短脉冲激光冲击某型发动机TC17钛合金整体叶盘叶片模拟件，并采用飞秒激光在进气边预制缺口。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征激光冲击前后的表层微观组织。通过X射线衍射和三坐标测量仪分别测量激光冲击强化过程中的残余应力演变和宏观塑性变形，并由一阶弯曲振动疲劳对激光冲击强化效果进行评价。结果 激光冲击在TC17钛合金叶片表层诱导产生了高密度位错组织，但由于冲击次数的控制，未产生明显的晶粒细化效应。激光冲击叶盆面后，叶盆面呈现压应力状态，残余应力为330.5 MPa，叶背面呈现拉应力状态，其值为55.5 MPa。进一步激光冲击叶背面后，叶背面的拉应力转变为压应力，其值达到了267.0 MPa，叶盆面残余压应力减小，由330.5 MPa变为261.9 MPa。激光冲击叶盆面后，进气边与叶尖交点偏离初始位置0.119 1、0.129 1 mm;冲击叶背面后，位移偏离初始位置减小，分别为0.071 08、0.099 mm。激光冲击强化后，缺口振动疲劳寿命显著提升，平均循环次数由56 696周次增加到199 515周次，出现了明显的裂纹闭合效应。结论 激光冲击强化在TC17钛合金表层引入了高密度位错组织和双面贯穿式残余压应力，并将叶片宏观塑性变形控制在0.1 mm以内，在疲劳性能上获得了显著的提升。
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  工作气压对管内壁沉积Si/O-DLC薄膜结构与性能的影响

  许浩杰, 陈仁德, 周广学, 叶羽敏, 汪爱英

  表面技术. 2023, 52(6): 439-499. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.041

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  目的 探讨工作气压对管内等离子体放电光学现象以及Si/O-DLC(Si and O Incorporated DLC，Si/O-DLC)薄膜结构与性能的影响，为获得管内高质量、均匀的Si/O-DLC薄膜制备工艺技术提供指导。方法 利用空心阴极等离子体增强化学气相沉积(Hollow Cathode Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，HC-PECVD)技术，通过改变工作气压在管内沉积Si/O-DLC薄膜。利用高速摄像机记录并对比不同工作气压下管内等离子体放电光学现象。通过SPM、XPS和Raman光谱仪表征不同工作气压下薄膜的三维立体表面形貌和微观结构，并利用SEM、纳米压痕仪以及划痕测试系统，对比研究管内Si/O-DLC薄膜的硬度、弹性模量、膜基结合力以及沿管轴向的薄膜厚度分布。结果 随着工作气压的上升，管径向中心处亮斑面积和光强先增大增强后趋于缩小暗淡。在不同工作气压下，均能够在管内获得表面光滑的Si/O-DLC薄膜，粗糙度为3~10 nm。随着工作气压的上升，管内Si/O-DLC薄膜的平均厚度从1.42 μm增大到2.06 μm，且沿管轴向的薄膜厚度分布均匀度从24%显著提高到65%;不同工作气压下管内Si/O-DLC薄膜沿管轴向平均硬度呈先增大后减小的趋势，总体平均硬度可达(14±1) GPa。管内Si/O-DLC薄膜在工作气压上升到25 mTorr时获得较高的平均膜基结合力。结论 改变工作气压能够显著影响管内壁Si/O-DLC薄膜的结构与性能，当工作气压为25 mTorr时，在管内获得均匀性最优、结合力较高的Si/O-DLC薄膜。