2025年, 第54卷, 第10期　
刊出日期：2025-05-25

  

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代表作
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  锂电复合集流体用磁控溅射Cu籽晶层微观结构及性能调控

  张柳燕, 郝晓瑜, 汪洋, 杨英, 古红涛, 储松潮, 武俊伟, 郑军

  表面技术. 2025, 54(10): 1-12. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.001

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  目的 解决锂电集流体用复合铜箔所面临的导电及界面结合问题。方法 采用磁控溅射技术在PP基体表面沉积纳米级Cu籽晶层，通过调控衬底温度、气体流量及溅射功率等工艺参数，制备出电阻率低、结合力好的Cu膜。采用场发射扫描电子显微镜对薄膜表面形貌进行表征，利用手持式四探针方阻仪测量薄膜方阻并计算电阻率，利用划格测试法对Cu膜结合力进行评级。结果 随着衬底温度的升高，薄膜晶粒尺寸增大，电阻率增加，膜基结合性能下降;随着气体流量的增加，薄膜沉积速率先上升后降低，电阻率先下降后上升，膜基结合力逐渐提高;随着溅射功率的增加，沉积速率增大，电阻率下降，薄膜附着力变差。综合考虑薄膜微观形貌、电学性能以及界面结合性能，优选出的Cu膜最佳沉积参数为:衬底温度为?15 ℃;气体流量(气压)为400 mL/min(0.24 Pa);溅射功率为1.5 kW;Cu膜厚度约为80 nm。在此工艺下制备的Cu膜微观结构致密，电学性能良好(9.72×10^?8 Ω.m)，结合力评级为1级。结论 衬底温度、气体流量以及溅射功率均显著影响Cu膜的微观结构和性能。通过精细调控沉积工艺可以制备出综合性能优良的锂电复合集流体用Cu籽晶层。
研究综述
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  丝粉混合定向能量沉积的研究现状

  许方园, 朱刚贤, 何名杭, 李加强, 张星

  表面技术. 2025, 54(10): 13-31. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.002

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  随着产品功能需求的日益复杂，单材料部件已难以满足需求，这推动了采用多元材料组合以拓宽零件功能边界的丝粉混合定向能量沉积(Wire-Powder Hybrid Directed Energy Deposition，WP-DED)技术的发展。然而，对WP-DED成形工艺的全面理解仍显不足，尤其是对其技术瓶颈和潜在问题的认知缺失，阻碍了该技术的进一步创新与广泛应用。鉴于此，深入探讨了WP-DED技术的核心运行机制，将其按送料方式分为双侧向送料、粉同轴与丝侧向送料、丝同轴与粉侧向送料和丝粉同轴送料4类，并系统性地梳理和归纳了这些多元化的材料输送机制。同时，回顾了WP-DED技术的演进历程与研究进展，详细阐述了4种送料方式WP-DED技术的演变、优劣对比、工艺探索以及沉积层组织与性能的研究等，旨在为读者提供清晰的技术发展脉络。此外，还指出了WP-DED技术在实践应用中面临的关键技术难题，如熔池流动控制、热历史管理、颗粒分布优化等，为后续科研与工程实践提供了明确方向。最后，展望了WP-DED技术的未来发展趋势，涉及材料开发、机制探索、过程优化和技术创新等方面，旨在激发更多关于该技术的创新思考与实际应用探索。
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  耐腐蚀性化学镀镍基镀层的研究进展

  刘类翔, 任潞, 简玮, 王海楠

  表面技术. 2025, 54(10): 32-46. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.003

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  化学镀镍基镀层因其优异的耐腐蚀性能，在电子信息、能源石化及航空航天等工业领域得到广泛应用。然而，传统二元合金镀层受限于成分单一性，其耐蚀性难以满足复杂工况需求。近年来，通过引入多元合金元素与微纳米颗粒构建新型复合镀层成为重要的研究方向。系统梳理了镍基化学镀复合镀层的耐蚀性优化策略及其防护机制。研究表明，合金元素的引入通过各合金元素间的相互作用细化晶粒尺寸及调控钝化行为来提升耐蚀性;微纳米颗粒则基于孔隙填充效应与腐蚀路径延展机制增强耐腐蚀性能。此外，多元颗粒的协同作用可优化界面结合强度与应力分布等，从而突破单一增强相的性能局限，延长使用寿命。在工艺革新层面，微波退火与超声辅助镀覆通过抑制晶界缺陷形成，提高镀层致密性，而响应面法等数据处理技术为工艺参数精准调控提供了新思路。上述研究进展为耐腐蚀镍基镀层的开发与应用提供了系统的理论支撑。
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  超疏水表面在血液接触类医疗器械中的应用进展

  程静, 李政浩, 李欣怡, 龚天颖, 李怡瑶, 何李盟, 林祥德

  表面技术. 2025, 54(10): 47-60. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.004

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  医疗器械与血液接触时易引发凝血、排斥等不良反应，会显著增加感染风险。研究表明，构建超疏水表面能够有效减少生物分子黏附，改善溶血和凝血现象，抑制微生物生长，显著提升血液相容性，因而在血液接触器械表面获得广泛应用。然而，目前对超疏水表面与血液、细胞及细菌相互作用的机制仍缺乏系统性认知，这在一定程度上限制了其进一步应用。为推进超疏水表面在医疗领域的应用与发展，系统总结了当前超疏水表面的构建策略、方法及材料体系，深入探讨了超疏水表面与血液中血浆蛋白、血小板和红细胞的相互作用机理。研究发现，超疏水表面的特定微纳结构形貌能够有效调控表面与血液成分的暴露面积和可附着区域，改变表面蛋白的吸附构型，优化表面血液流动的流体动力学特性，从而实现对表面血液相容性及其耐久性的精准调控。还全面综述了超疏水表面在植入式医疗器械、体外循环设备和伤口敷料等血液接触医疗器械中的创新应用，证实超疏水涂层在该领域具有广阔的应用前景。最后，前瞻性地指出了该领域面临的主要挑战，包括涂层的长期稳定性、使用耐久性以及生物相容性综合评价体系的建立。研究结果为未来超疏水表面在医疗器械中的优化设计和临床转化提供了重要的理论支撑和实践指导，对促进医疗器械表面改性技术的发展具有重要的参考价值。
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  自修复超疏水涂层制备研究进展

  陈耀峰, 李禹静, 赵广宾, 杨凯军, 朱锦鹏

  表面技术. 2025, 54(10): 61-81. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.005

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  在过去的二十年中，超疏水涂层在不同领域中的应用取得了巨大进步，但仍然存在机械稳定性差、容易受到外界影响导致超疏水性丧失等问题，阻碍了超疏水涂层的实际应用。因此，为了延长超疏水涂层的使用寿命，赋予其自修复特性具有重要的实践和应用意义。从超疏水涂层的理论基础和应用实践的角度出发，简要介绍了超疏水涂层的背景和关键概念。详细介绍了常见的自修复超疏水涂层的自修复机制，根据修复原理的不同，分为外源性自修复和本征自修复。根据超疏水涂层的不同失效形式，包括低表面能丧失、涂层结构破坏及低表面能和涂层结构同时被破坏的情况，讨论了针对不同失效形式的自修复超疏水涂层的修复策略。从实际应用的角度出发，重点讨论了生态环保、可持续发展和自主响应的自修复超疏水涂层设计策略。总结了自修复超疏水涂层在防冰除冰、油水分离和防腐蚀方面的应用，着重总结了关键的实验研究和主要发现，并详细描述了自修复超疏水材料和自修复机制等。最后简要总结了当前自修复超疏水涂层所面临的挑战和未来的研究方向。
腐蚀与防护
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  高动态雨滴冲击飞机蒙皮涂层的抗雨蚀影响因素与损伤机理

  杨昭君, 李雨桐, 李明, 魏政, 孙莹, Babaytsev Arseny, Fedotenkov Gregory, Mednikov Aleksei, 李玉龙, 沙明工

  表面技术. 2025, 54(10): 82-95. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.006

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  目的 研究飞机前缘蒙皮涂层材料高动态雨滴冲击损伤机理与影响因素，明晰雨蚀损伤的主要损伤模式与机制，为飞机抗雨蚀性能研究提供数据支持与理论基础。方法 基于一级10 mm口径轻气炮平台搭建单射流冲击试验装置，以T300碳纤维复合材料为基体，表面涂敷4种规格的聚氨酯涂层，研究了涂层力学性能与冲击速度、角度等因素对涂层雨蚀损伤程度的影响规律，建立了水射流冲击复合材料涂层结构的有限元模型，进一步揭示了涂层材料的雨蚀损伤行为与损伤机理。结果 高速射流冲击涂层时，仿真与试验结果基本吻合，验证了数值仿真模型方法的合理性;由于水锤压力的作用，涂层试样的雨蚀典型损伤形貌为环形损伤包围中央未损伤区;随着冲击速度的增加，应力水平逐渐增大，在接触瞬间会导致涂层内部产生裂纹分层，甚至表面分离翘起和剥离脱落。而随着冲击角度的增加，垂直方向上速度分量减小，在水平方向上侧向射流沿冲击投影正方向与反方向的速度存在明显差异，且仿真结果中路径应力水平也不相同，最终导致损伤形貌呈现明显的不对称性。结论 水射流的冲击速度和冲击角度是影响涂层雨蚀损伤程度的主要条件因素;水锤压力、应力波传播是涂层产生剥离与内部损伤的主要微观因素;水力渗透及侧向射流作用则是复合材料蒙皮涂层结构层间开裂的主要原因之一。
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  氢对20号钢土壤腐蚀行为的影响

  肖莹, 王文想, 林冰, 杨光, 刘建辉, 刘明华, 李璐伶, 徐涛龙, 唐鋆磊

  表面技术. 2025, 54(10): 96-104. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.007

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  目的 研究含氢20号钢在土壤模拟液中的腐蚀行为，探讨充氢时间对20号钢表面腐蚀形貌和腐蚀产物的影响，得到含氢20号钢在土壤模拟液中的腐蚀机理。方法 采用腐蚀失重法分析了不同充氢时间下20号钢的腐蚀速率，利用极化曲线和电化学阻抗谱，分析不同充氢时间下20号钢的电化学腐蚀行为，并通过SEM表征得到不同充氢时间下20号钢表面的腐蚀形貌和腐蚀产物，同时结合EDS和拉曼光谱分析得到20号钢表面腐蚀产物的组成。结果 随着充氢时间的增加，20号钢腐蚀速率逐渐增大。在充氢初期，20号钢的腐蚀速率显著增大，当充氢时间超过24 h，20号钢腐蚀速率趋于稳定，氢含量逐渐达到饱和，样品表面出现大量的黄褐色腐蚀产物和点蚀坑。结论 在充氢初期，氢主要吸附于金属表面夹杂物处，使样品表面Al2O3夹杂物处微裂纹增多。随着样品中氢含量的持续增大，大量的氢吸附溶解于20号钢的晶相和相界处，促进了点蚀的发生和发展。此外，氢促进20号钢表面局部腐蚀产物形貌和组成发生变化，出现了Fe2O3晶型的改变，促进了γ-FeOOH和β-FeOOH的生成。
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  Inconel690合金在高温苛性碱溶液中的腐蚀行为

  王瑞, 霍同龙, 田真真, 刘鑫, 孙昌帅, 钱保治

  表面技术. 2025, 54(10): 105-115, 150. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.008

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  目的 研究Inconel 690合金在高温苛性碱溶液中的腐蚀行为。方法 采用水循环系统的高压釜设备模拟压水堆(PWR)真实工况，设计了二回路水环境(285 ℃)、320 ℃偏离工况水环境、次临界水环境(360 ℃)以及不同pH值(pH=7、pH=9.8、pH=10.6)实验方案;通过SEM、EDS和XRD分析了氧化膜形貌及成分、元素含量和腐蚀机理。结果 在二回路水环境下，690合金在pH=9.8和pH=10.6水环境下的表面氧化物形状相似，表现为分布均匀的絮状氧化物，并且在絮状氧化物中离散分布着薄片状的氧化物颗粒，而在纯水(pH=7)环境下的氧化物则呈现单纯絮状;在320 ℃偏离工况水环境下，690合金形成的外层氧化物均为片状，并有不规则颗粒状氧化物生成;在次临界水环境(360 ℃)下，随着温度的升高，690合金表面的氧化物尺寸也在逐渐增大，但形貌并没有太大变化。结论 690合金在高温水环境中形成了双层氧化膜，初期内外层氧化膜分别为Cr2O3和Fe(OH)2、Ni(OH)2，由于固态氧化和金属溶解及沉积机制，最终形成Cr2O3、Cr(OH)2为主和微量(Nix,Fe1?x)Cr2O4的内层氧化膜以及Fe(OH)2、Ni(OH)2、NiFe2O4为主和少量NiO、FeO、Fe2O3的外层氧化膜;pH=7和pH=10.6时，320 ℃偏离工况水环境下均匀腐蚀速率最低;pH=9.8时，次临界水环境(360 ℃)下均匀腐蚀速率最低。
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  耐久性超疏水混凝土涂层的制备及其防腐性能研究

  孔祥清, 张宁, 申宜丹, 张瑞祥, 常雅慧, 丁小轩

  表面技术. 2025, 54(10): 116-127. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.009

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  目的 开发工艺简单且具备优异防腐性和耐久性的超疏水混凝土涂层。方法 利用单宁酸(TA)和纳米二氧化硅(SiO2)共同构建混凝土材料表面的微/纳米粗糙结构，同时引入非氟的正辛基三乙氧基硅烷(OTES)作为低表面能物质以赋予颗粒表面疏水基团，采用一步喷涂法制备得到TA/SiO2@OTES超疏水混凝土涂层。通过研究不同浓度TA/SiO2对混凝土涂层的微观形貌以及润湿性的影响，确定了最佳掺入浓度。利用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等检测手段对混凝土材料表面的物质成分和化学键合进行了表征，并开展了吸水量、氯离子侵蚀、表面摩擦和水滴冲击等试验研究，综合评估了超疏水混凝土涂层的耐腐蚀性和机械耐久性。结果 当TA/SiO2质量浓度为4 mg/mL时，涂层所形成的微观形貌最佳，其接触角高达(156.8±1.6)°，滑动角低至(5.8±1.1)°;相较于普通混凝土，其抗氯离子侵蚀能力提高了60%以上。此外，经过50次砂纸线性摩擦以及50 min水滴冲击测试后，混凝土涂层仍具有超疏水性(接触角>150.0°，滑动角<10.0°)。结论 所制备的超疏水混凝土涂层展现出卓越的防腐蚀性以及机械耐久性，为超疏水材料在混凝土结构防护领域的应用提供了重要的参考依据。
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  基于灰色系统理论的熔结环氧粉末涂层寿命预测研究

  程慎聪, 魏英华, 吕晨曦, 曹海娇

  表面技术. 2025, 54(10): 128-140. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.010

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  目的 为确保防腐领域的熔结环氧粉末涂层(FBE涂层)长期安全运行，采用灰色系统理论构建数学模型，预测涂层在不同环境条件下的失效速度和服役寿命。方法 采用电化学技术，测定了FBE涂层涂覆的碳钢在25、60、70、80和90 ℃ 5种温度下，在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的低频交流阻抗值，利用FTIR测试分析FBE涂层在浸泡过程中官能团的变化，利用SEM/EDS对浸泡末期的FBE涂层截面和Q345E的形貌变化进行观察。基于灰色系统理论的GM(1,1)模型，探究了FBE涂层的低频阻抗模值与其在模拟液中浸泡时间的相关性，并据此构建了用于预测涂层腐蚀寿命的数学模型。此外，模型还成功定义了一个定量常数a，用以描述涂层失效的速度。结果 涂层在90 ℃浸泡100 d后，|Z|0.01 Hz下降了4个数量级，为10⁷ Ω.cm²，附着力从1级降为3级，将10⁷ Ω.cm²作为FBE涂层的失效标准。通过对比不同温度浸泡下FBE涂层的失效常数a，发现相较于25 ℃，60 ℃的FBE涂层失效速度提高了1.9倍，60~90 ℃每提高10 ℃，FBE涂层失效速度分别增加了2.1、2.2和1.3倍。200 μm的FBE涂层在25 ℃的常温环境中，服役寿命达2 240 d;环境温度升高至60 ℃，涂层的服役寿命减半至1 120 d。随着温度继续上升，涂层的耐久性急剧下降，70、80和90 ℃的服役寿命分别为400、215和100 d。结论 经过数学统计验证和试验结果对比验证，该模型精度良好，可靠性高，能够对FBE涂层的服役寿命进行准确预测。90 ℃浸泡下，FBE涂层的失效过程虽然大幅缩短，但是涂层失效机理基本没有发生变化，温度升高只是加快了涂层内部分子的运动，没有产生新的老化反应。
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  钛合金前处理后时间对其表面溶胶凝胶成膜行为及膜层性能的影响

  杨众, 于美, 张欣然, 代徐勉, 刘建华

  表面技术. 2025, 54(10): 141-150. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.011

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  目的 阐明工序转移时间即前处理后自然氧化时间对钛合金表面溶胶凝胶成膜行为及膜层性能的影响机制。方法 Ti-6Al-4V(TC4)合金表面经活化前处理后自然氧化0~36 h不同时间，模拟前处理后涂装工序前的转移时间。通过研究膜层与TC4基体界面形貌，分析氧化时间对TC4合金表面电化学性质、化学组成以及溶胶凝胶润湿性等的影响规律，采用拉开法测试TC4合金与底漆间的结合强度，采用划格法进一步研究盐雾试验前后的结合强度并进行等级评价，最终提出氧化时间对溶胶凝胶成膜行为及膜层性能的影响机制。结果 在0~36 h自然氧化时间范围内，氧化时间对TC4合金试样表面氧化膜耐蚀性无明显影响;钛合金表面与溶胶凝胶的接触角增大，由前处理后的4.5°上升至自然氧化36 h时的44.3°;溶胶凝胶在TC4合金表面的附着功呈减小趋势，由酸洗活化后的103.94 mJ/m²下降到自然氧化36 h时的89.33 mJ/m²。涂覆成膜后，自然氧化时间对涂敷溶胶凝胶膜层的TC4合金与丙烯酸聚氨酯底漆之间的结合强度影响不大，结合强度等级均评定为0级，但经过240 h中性盐雾试验后，随着自然氧化时间延长，丙烯酸聚氨酯底漆大面积脱落。结论 前处理后自然氧化时间延长，钛合金表面羟基(—OH)极性基团含量降低，而表面氧化物含量增加，阻碍钛合金表面与溶胶凝胶间的缩聚程度，不利于溶胶凝胶的成膜，当侵蚀性离子渗透到溶胶凝胶膜层与TC4合金基体界面孔隙，会破坏溶胶凝胶膜层结构，导致丙烯酸聚氨酯底漆大面积脱落。因此，应严格控制前处理后涂膜的时间，缩短工序间隔时间。
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  薄型铝涂层的制备及其对TC4/LC52接触腐蚀的防护作用

  赵方超, 刘伟, 钱建才, 许斌, 钟勇, 蒲亚博, 方敏, 郭赞洪

  表面技术. 2025, 54(10): 151-163. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.012

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  目的 评估薄型(厚度小于15 μm)铝涂层对Ti/Al异种金属连接构件的腐蚀防护效能，并研究其协同防护机理，支撑高性能薄型铝涂层设计制备，推动其在电偶腐蚀、缝隙腐蚀等严酷环境下的应用。方法 通过颜填料优化设计及喷涂工艺改进等方法，制备了膜厚均匀、一致性良好的薄型长效耐蚀铝涂层，并分别涂装于钛合金TC4、铝合金LC52试板，组装成TC4/LC52连接试验件;采用中性盐雾试验方法对连接试验件进行加速试验考核，对比不同工艺组合连接件的腐蚀情况;采用SEM法分析试验前后试验件的微观形貌变化情况，采用电化学交流阻抗法对涂层耐蚀性能进行分析。结果 未处理TC4/LC52硬质阳极氧化连接结构中，铝合金接触面腐蚀最严重，出现了大量的白色腐蚀产物及涂层脱落现象;将铝涂层涂覆于TC4钛合金表面，相比于未涂装铝涂层，构件电偶电流下降1个数量级，有效抑制了钛合金电位太正而产生的电偶腐蚀，但依然存在小范围涂层脱落现象;将铝涂层涂覆于LC52硬质阳极氧化表面，能有效抑制接触面硬质阳极氧化涂层脱落，白色腐蚀产物面积由原来的50%下降到5%;将铝涂层同时涂覆于连接结构的2个接触面，即形成TC4+铝涂层/LC52硬质阳极氧化+铝涂层，无腐蚀产物生成，接触面铝涂层仅出现变色。SEM分析表明，所涂覆的铝涂层表面仅发生点状腐蚀，铝微粒与环境介质形成氧化物及铝盐;交流阻抗分析表明，硬质阳极氧化的LC52在涂装铝涂层后低频阻抗模值比涂装前高出3个数量级，展示出良好的介质屏蔽性。结论 通过合理设计铝涂层功能填料含量及涂装工艺制备的高性能铝涂层，基于铝粉的电化学活性、片状结构的迷宫效应、氧化后的增强致密阻隔等三重协同作用，对连接构件具有优异的防护效能，在满足装配精度的同时能显著改善钛/铝接触腐蚀。
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  枸杞叶提取物在盐酸溶液中对碳钢的缓蚀性能研究

  郭强强, 赵海燕, 石春杰, 田会娟

  表面技术. 2025, 54(10): 164-172. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.013

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  目的 开发一种新的植物提取物缓蚀剂，研究其对碳钢的缓蚀作用及机理。方法 以枸杞叶为研究对象，通过超声波辅助提取法制备出提取物(LBLE)，采用红外光谱(FTIR)对结构进行表征，运用失重法和电化学方法对碳钢的缓蚀作用进行评估，采用扫描电子显微镜(SEM)对碳钢表面的微观形貌进行分析，并进行热力学和动力学分析。结果 LBLE对温度有较好的适应性，当LBLE质量浓度为800 mg/L时，在30~60 ℃温度范围内，缓蚀率均在90%以上。极化曲线表明，随着LBLE的加入，腐蚀电位正移，且偏移不超过85 mV，LEBE是以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂;交流阻抗表明，电荷转移电阻随着LBLE浓度的增大而增大，LBLE缓蚀剂分子通过吸附保护，抑制了电极表面与溶液之间的电荷传递;吸附热力学表明，在30~60 ℃温度范围内，吸附吉布斯自由能 均在?30 kJ/mol左右，表明吸附过程为混合型吸附。结论 LBLE是一种高效环保的酸洗缓蚀剂，通过与碳钢表面之间的物理和化学吸附双重作用形成的保护膜有效地抑制了盐酸溶液/碳钢界面的电荷转移，表现出了优异的缓蚀效果，为工业应用提供了理论依据。
精密与超精密加工
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  金属表面积碳射流电解等离子体清除技术工艺研究

  刘为东, 刘少博, 王志平, 赵永华

  表面技术. 2025, 54(10): 173-184. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.014

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  目的 针对金属零部件表面积碳高品质清理难题，提出射流电解等离子体清除新方法，建立射流电解等离子体清除积碳的工艺规律。方法 基于电流波形和射流放电状态观测，研究工艺参数对射流电解等离子体激发状态的影响，确立激发边界条件。通过轮廓仪和扫描电子显微镜表征射流电解等离子作用区域的截面轮廓与表面形貌，研究工艺参数对基体材料尺寸损失和表面损伤的影响。借助ImageJ软件分析积碳清除率，探究工艺参数对积碳清除率的影响。结果 增加电压和电解液温度，减小电解液流速和电极间隙，有利于射流电解等离子体稳定激发。通过工艺参数调控，射流电解等离子体存在离散等离子体和连续等离子体2种状态。受不同状态射流电解等离子体作用，基体材料尺寸损失和表面损伤存在差异。增加电压、降低流速和电极间隙有利于增强射流电解等离子体的热效应和化学效应，减少基体材料尺寸丢失，但造成基体材料表面粗糙度增加;反之，电化学溶解作用增强，造成显著的材料尺寸丢失，但有利于形成低损伤表面。增加电压和减小电极间隙可有效提高积碳清除率，而电解液流速变化对积碳清除率影响较小。在电压600 V、电解液流速225 mL/min、电极间隙6 mm和电解液温度90 ℃的最优工艺参数下，积碳清除率接近100%，清除速率接近1 cm²/min。结论 射流电解等离子体技术在保证基体材料低损伤的情况下，能够高效率、高彻底性、高柔性地清除金属表面积碳。
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  芳纶纤维增强复合材料螺旋铣削表面缺陷区域面积、切屑形态与切削力试验研究

  王林, 李茹, 石文天, 李娜, 肖立强, 步坤亭

  表面技术. 2025, 54(10): 185-198. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.015

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  目的 探究芳纶纤维增强复合材料螺旋铣削机理，提高螺旋铣削表面质量。方法 设计并进行试验，利用响应曲面法、方差分析、t检验等方法对铣削表面形貌、缺陷区域面积、切屑形态、刀具磨损以及切削力等进行了分析，重点对螺旋铣削机理进行了探究，并给出了分析解释，尤其论述了节状切屑的演化过程。结果 表面缺陷区域面积受进给速度的影响显著，随进给速度的增大逐渐减小;同时发现，在一定切削参数范围内，摩擦加剧，温升明显，树脂基体有融化趋势，被拉伸延展成长条带状，形成一种特殊的节状切屑，试验中观察到前刀面上由于切屑、工件硬质点的不断刮擦和冲击形成明显的亮白色区域;对于切削力，其随着进给速度的增大先增大后减小，趋势明显，并不是简单的线性关系，通过建立的切削力数学模型得到切削力Fx、Fy、Fz的平均误差率分别为3.53%、13.62%、14.75%，预测结果较为准确。结论 刀具磨损形式主要分为黏结脱落与早期刀尖崩刃2种形式，节状切屑的出现加剧了刀具的磨损。增大进给速度可使刀-工件、刀-屑实际接触面积增大，对螺旋铣削表面挤压作用增强，有效抑制了表面毛刺，同时增大进给速度使刀刃锋利度增强，剪切作用越来越显著，节状切屑锯齿化明显加剧，当进一步增大进给速度时会使刀-工件接触面积远大于刀-屑接触面积，切屑对刀具的冲击作用减弱，切削力降低。
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  激光渗碳磨削Ti6Al4V表面抗疲劳制造机理研究

  雷一腾, 宋成杰, 薛武军, 洪远, 孙聪

  表面技术. 2025, 54(10): 199-207, 265. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.016

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  目的 现有的Ti6Al4V表面制造与表面强化工艺相分离的生产模式，会导致工艺复杂、生产周期长、生产效率低。因此，有必要进一步完善高性能钛合金表面性形协同制造方法以满足产业升级需求。方法 提出一种Ti6Al4V表面加工-强化一体化方法，即激光渗碳磨削。利用可分离式的石墨层和微量润滑系统，将激光渗碳合金化过程耦合到表面磨削加工中，实现加工表面性能-精度协同控制。通过实验研究，对比了一体化加工方法(激光渗碳磨削)与传统的分离式方法(先进行激光合金化，再进行磨削加工)在加工表面微观相组成、表面形貌和表面力学性能方面的差异。分析了激光渗碳和磨削回火作用下Ti6Al4V重熔层的形成机理。结果 激光合金化与磨削回火作用使重熔层内形成弥散分布的颗粒状TiC相，改善了材料表面的力学性能与可磨性。激光软化作用使多磨粒去除过程更加稳定。激光渗碳磨削可以在Ti6Al4V表面形成500 μm厚的重熔层，其硬度高达652HV，表面抗磨损能力大幅度提升。与分离式方法相比，激光渗碳磨削后表面形状精度提升20%。结论 研究是Ti6Al4V表面加工-强化一体化的创新性尝试，相关技术对指导生产实践具有重要意义。同时，研究结果完善了钛合金表面性能-精度协同控制理论，为高性能Ti6Al4V表面高效制造提供了技术支持。
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  Cu/diamond复合材料平面研磨实验研究

  赵翠翠, 刘成炜, 于晓琳, 焦可如, 黄树涛

  表面技术. 2025, 54(10): 208-224. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.017

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  目的 为实现Cu/diamond复合材料表面高效平坦化的研磨加工提供理论和实验基础，满足该材料应用需求。方法 对Cu/diamond复合材料进行平面研磨加工实验，研究了研磨盘转速、研磨压力及磨粒粒度对研磨表面质量和材料去除率的影响。结果 实验结果表明:Cu/diamond复合材料研磨过程中金刚石增强颗粒的去除形式主要包括延性去除、局部破碎、整体脱落、表面和边缘微小脆性破碎几种形式;研磨表面金刚石增强颗粒与Cu基体两相之间呈现台阶现象，随着金刚石磨粒粒度的增加台阶现象越显著，增强颗粒研磨表面整体平整，增强颗粒间的基体区域较为平坦;Cu/diamond复合材料研磨过程材料去除率随研磨盘转速、研磨压力的增大先增大后减小，随磨粒粒度的增大而增大，研磨盘转速对表面粗糙度影响不大，研磨压力对表面质量的影响大于研磨盘转速，其中磨粒粒度对表面质量及材料去除率的影响最为显著;综合研磨加工效果，Cu/diamond复合材料在研磨120 min，研磨盘转速为180 r/min、研磨压力为1.2 MPa、金刚石磨粒粒度为W14的条件下加工，可以获得表面粗糙度为0.488 μm的平坦表面，材料去除率可达0.785 μm/min。结论 通过合理选择研磨速度、研磨压力和金刚石磨料粒度对Cu/diamond复合材料进行研磨加工，能够以较高的研磨效率获得较为平坦的表面。
表面功能化
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  水热及化学处理对烧结羟基磷灰石生物活性的影响

  刘国梁, 李程程, 张凤, 邢宏宇, 孙树峰, 冀敏

  表面技术. 2025, 54(10): 225-236. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.018

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  目的 烧结羟基磷灰石(Sintered Hydroxyapatite，S-HAp)在骨修复领域具有极高的应用潜力，但其细胞生物活性不足，必须探索改善S-HAp细胞生物活性的方法。方法 研究了水热、氢氧化钠蒸煮和氟化钠浸泡3种表面处理方法以及水热温度、氢氧化钠/氟化钠浓度等工艺参数对S-HAp表面成骨细胞增殖活性的影响规律，并基于处理前后S-HAp的表面形貌、元素组成、润湿性、pH值等揭示了各表面处理方法对成骨性能的影响机制。结果 水热处理可在S-HAp表面腐蚀产生大量多孔结构进而增强其亲水特性，从而改善细胞增殖活性，并且水热温度越高对细胞增殖活性的改善效果越明显;氢氧化钠处理则可在S-HAp表面沉积NaOH晶体，从而中和细胞生长和增殖过程中产生的酸性物质，使细胞培养基维持更长时间的弱碱性环境以提高细胞增殖活性，但NaOH浓度过高会导致培养基过碱性，抑制细胞的初期生长和增殖;氟化钠可与S-HAp发生化学反应，在S-HAp表面引入氟离子以刺激细胞生长和增殖，实现细胞增殖活性的改善，但氟离子浓度过高会对细胞产生毒害。结论 3种处理方法均可以提升烧结羟基磷灰石的细胞增殖活性，但氢氧化钠结晶调节pH的效果会受到植入物周边组织液含量和流速的影响，可控性差，水热和氟化钠处理更适合作为提高烧结羟基磷灰石植入物细胞增殖活性的方法。
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  氧化铜纳米线表面功能改性及电场空气杀菌机理研究

  董丽婷, 董玮利, 别清峰, 孙霄, 温博, 刘建华, 张江, 侯天元, 叶雨晴, 陈守刚

  表面技术. 2025, 54(10): 237-245. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.019

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  目的 利用低压电穿孔技术杀灭流动空气中的细菌。低压电穿孔技术依赖于尖端的放电效应，通过表面功能改性制备纳米尖端材料实现高效空气杀菌。方法 通过热氧化和化学刻蚀2种手段对泡沫铜表面处理，探究氧化铜(CuO)纳米线生长差异和条件。通过将聚苯胺(PANI)沉积在氧化铜纳米线上，构筑C-CuO/PANI纳米线杀菌材料，提高纳米线导电性和稳定性，并作为导电电极测试通电条件下的杀菌效果。结果 证明碱性刻蚀法能制备均匀致密且稳定性良好的CuO纳米线。CuO和PANI二者复合形成的P-P同质结可以极大地促进电负载条件下载流子与空穴的产生，提高电催化效率。同时将杀菌材料装载至电场杀菌装置，在10 V交流电压、1 m/s的工作流速下实现了99%以上的灭菌率。通过活性氧染色和EPR证明了胞内活性氧和胞外.OH、.O2^?的存在。杀菌机理是纳米线尖端的局部增强电场导致的电穿孔效应以及活性氧对细菌的强氧化。结论 为空气净化提供了一种节能高效的方式。
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  脉冲参数对微珠自适应辅助磨脉冲电铸镍性能的影响

  董迎港, 任建华, 周超, 尹冠华, 姚传慧

  表面技术. 2025, 54(10): 246-255. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.020

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  目的 为提高电铸镍性能，提出一种微珠自适应辅助磨脉冲电铸工艺。方法 在柔性介质和阴极芯模间填充适量微珠，使其持续摩擦阴极表面，结合脉冲电源获得高性能镍沉积层。对比研究传统电铸与本工艺的电铸镍层性能差异，探讨脉冲参数对微珠自适应辅助磨脉冲电铸工艺所得镍层的影响，通过设置不同脉冲频率与占空比分别进行电铸试验，分析其对电铸层表面微观形貌、显微硬度以及表面粗糙度等的作用。结果 结果表明:微珠自适应辅助磨脉冲电铸工艺较传统电铸提升了电铸层性能。脉冲频率提升时，电铸层性能明显改善，但脉冲频率提升至1 000 Hz后，沉积层性能提升幅度趋缓。而占空比对沉积层的性能影响更为显著:20%占空比相较于80%占空比，镍层的表面粗糙度(Ra)值降低约52.5%，显微硬度值高14.12%，平均晶粒尺寸小53.6%，XRD结果显示电铸层(111)晶面的衍射强度最强，(200)晶面的衍射强度最弱，且二者的衍射强度差距最小，晶粒择优取向最佳。当其他条件不变，随着占空比逐渐增加，电铸层的晶粒逐渐粗大，显微硬度、表面粗糙度和晶粒择优取向渐劣。结论 结果表明，微珠自适应辅助磨脉冲电铸工艺可提升电铸镍层性能，工艺中采用较大脉冲频率可以细化晶粒、去除缺陷，继续增大脉冲频率对沉积层的性能影响逐渐趋于微弱。较低占空比的脉冲电源有利于提升该工艺细化晶粒及去除缺陷的作用。
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  基于分子动力学的无机盐对十二烷基苯磺酸钠体系油/水界面影响实验分析

  王世震, 吴丽蓉, 洪兰兰, 李小玲, 吴玉国, 丁一, 李停

  表面技术. 2025, 54(10): 256-265. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.021

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  目的 考察稠油乳化降黏过程中无机盐在稠油乳状液油水界面上的增效协同作用。方法 根据分子动力学(MD)模拟技术，使用Materials Studio(MS)软件对无机盐以及十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在稠油/水交界处的影响效应进行了模拟，应用径向分布函数(RDF)、界面生成能(EIF)、均方根位移(MSD)和界面层厚度等方法分析了无机盐(NaCl、MgCl2、CaCl2)对稠油乳状液油/水界面的影响，并在常温下通过降黏性能与界面张力实验验证无机盐对稠油乳状液的影响作用。结果 不同种类和浓度的阳离子与表面活性剂头基的相互作用导致其吸附层发生变化，改变了界面的聚集形态。阳离子的浓度和种类对油/水层具有不同程度的影响，改变了原来的水化结构，影响了油/水界面的稳定性，并用实验验证了无机盐对改善降黏效果和提高稳定性具有促进作用。在添加低浓度的无机盐离子后，使表面活性剂SDBS对稠油乳状液的作用得到改善和提高。结论 在无机盐质量分数为0.1%时，无机盐的加入降低了稠油乳状液的黏度，影响顺序由强到弱依次为Ca²⁺>Mg²⁺>Na⁺。但乳状液对Ca²⁺、Mg²⁺的“敏感性”比较大，再增加其浓度会对乳状液的降黏效果产生相反作用。
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  羰基铁抗氧化改性对雷达隐身吸波性能的影响

  史胜, 赵雨航, 汪梓迅, 刘磊春, 陈文旗, 孙京丽, 陈一, 袁勇

  表面技术. 2025, 54(10): 266-274. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.022

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  目的 改善片状羰基铁(Flaky Carbonyl Iron，FCI)在200 ℃环境下的抗氧化性，保证其电磁性能和对雷达电磁波的吸收性能。方法 采用溶胶-凝胶法，使用正硅酸乙酯(Tetraethyl Orthosilicate，TEOS)对FCI进行SiO2包覆改性。通过矢量网络分析仪对FCI包覆改性前后的复电磁参数进行表征，对比了TEOS添加量对SiO2包覆改性FCI电磁性能的影响，分析了在200 ℃下SiO2包覆层对FCI雷达隐身吸波性能的影响;采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪和X射线荧光光谱仪对FCI包覆改性前后的元素组成和微观结构进行了表征和分析。结果 复电磁参数分析结果表明，当TEOS添加量为10 mL时，SiO2包覆改性FCI的电磁性能最优。由电镜微观结构和红外谱图分析可知，FCI表面成功包覆一层均匀、致密的SiO2，其厚度在40~45 nm。反射损耗模拟结果表明，SiO2包覆层的存在使FCI在200 ℃环境下保持了良好的雷达电磁波吸波效果，在6.3~14.6 GHz频带宽度下反射损耗(Reflective Loss，RL)≤?5 dB。结论 TEOS对FCI的表面改性能够改善其在200 ℃环境下的抗氧化性，保证其雷达隐身吸波性能，在中高温隐身领域具有良好的应用前景。
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  基于混合寻优算法的弹药储运舱绝热性能优化设计

  王飞, 杜韩东, 谢兰川, 王纪林, 代小强, 蔡薇, 吴道勋

  表面技术. 2025, 54(10): 275-283. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.10.023

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  目的 优化储运舱在极寒和高温环境下的隔热保温性能，以减小高价值弹药在储运中受极端环境温度的影响。方法 通过构建复合结构储运舱的三维流-固-热耦合计算模型，采用Fluent和Hypermesh的二次开发技术，实现舱室复合隔热保温结构自动参数化建模与分析，基于混合寻优算法完成对复合隔热保温结构的多目标优化设计。结果 优化后的舱室复合隔热保温结构面密度降低17.3%，厚度降低22.5%;高温环境下2 h时温度降低2.5 K，极寒环境下2 h时温度升高6.5 K;优化后舱内温度满足在高温环境下2 h时测点的温度低于298.15 K，极寒环境下2 h时测点的温度高于283.15 K的设计要求。结论 构建的多层复合结构流-固-热耦合仿真模型计算结果与试验误差在2%以内，能够有效评估储运舱的热性能;降低材料的导热系数、增加隔热层厚度能够提升舱室热防护性能;降低内饰层发射率对高温环境下的舱室隔热性能有利，提高内饰层的发射率对极寒环境下的舱室保温有利。