2026年, 第55卷, 第12期　
刊出日期：2026-06-25

  

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腐蚀与防护
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  热障涂层的结构设计及常用制备技术研究进展

  周心诺, 张平

  表面技术. 2026, 55(12): 1-18. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.001

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  为应对高温部件在极端环境下所面临的严峻挑战,热障涂层技术已成为提升其工作温度、延长服役寿命的关键手段。本文系统综述了热障涂层的结构设计及常用制备技术的研究进展,重点分析了双层结构与多层结构的演化逻辑及其性能特征,具体包括镍基合金、钢基体及铝合金基体上的双层结构,以及结合不同制备技术获得的多层结构、双黏结层+陶瓷层结构、黏结层+多层陶瓷层结构等。文章也阐述了目前主流的两种热障涂层制备技术（大气等离子喷涂与电子束物理气相沉积技术）制备的热障涂层的微观结构和涂层性能之间的内在关联。研究表明,双层结构因具有良好的综合性能已获得广泛应用;而通过A₂B₂O₇型陶瓷材料构建的多层/复合结构,在耐温性能、热循环寿命及抗腐蚀性能方面展现出更具潜力的应用前景。针对当前热障涂层技术发展所面临的瓶颈,从新材料开发、新工艺融合及先进结构设计等多个维度,展望了未来高性能热障涂层的关键发展方向,为面向更严苛工况的热障涂层研发提供了系统的理论依据与清晰的技术路径。
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  热障涂层高温失效机理与增效策略研究进展

  武晓辰, 季现涛, 孙瀚荣, 张佩凯, 崔越, 殷凤仕, 马宗青, 史程程, 赵凯, 孙金钊

  表面技术. 2026, 55(12): 19-42. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.002

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  热障涂层（TBCs）作为航空发动机和燃气轮机高温部件的关键防护技术,其高温失效行为与增效策略研究对保障“两机专项”实施和提升装备服役寿命具有重要意义。随着航空发动机向高推重比、高燃气温度方向发展,传统氧化钇稳定氧化锆（YSZ）涂层在长期超1 200 ℃服役环境下面临相失稳、烧结致密化、抗腐蚀性能下降等严峻挑战。本文系统综述了热障涂层在高温环境下因氧化、残余应力及腐蚀等多场耦合作用导致的复杂失效机理,重点分析了热生长氧化物（TGO）增厚与界面波纹化、YSZ中四方相向单斜相转变引发的相变开裂、CMAS与熔盐渗透导致的化学腐蚀,以及水氧协同侵蚀等典型失效模式的动态关联性与非线性特征。在此基础上,围绕涂层材料组分、微观结构设计与后处理调控三个维度,系统总结了包括新型陶瓷材料、多组元固溶体设计、反应型元素掺杂等组分优化策略,阐述了层状、柱状与功能梯度结构等微观构筑方法及其在隔热、应变容限与结合强度方面的协同调控机制,并评述了激光重熔、真空热处理等后处理技术在愈合缺陷、优化TGO生长与提升表面完整性方面的调控作用。综述归纳表明,以1 200 ℃热循环为例,BPS涂层在250次循环后仍保持完整,而8YSZ在150次后已出现起皮,表现出≥67%的寿命提升趋势,热处理亦可显著抑制黏结层损伤演化,在等温氧化400 h后氧化物含量降幅约80%,孔隙率降幅约90%。本文旨在通过对热障涂层失效机理与增效策略的系统梳理,以期为下一代高性能、长寿命热障涂层的理性设计与工程应用提供理论依据与技术参考。
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  铝合金实验室加速腐蚀及等效加速关系确定方法

  张腾, 王长凯, 张天宇, 何宇廷

  表面技术. 2026, 55(12): 43-58. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.003

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  目的 解决航空铝合金材料大气腐蚀失效问题。方法 提出了一种针对铝合金材料实验室加速腐蚀环境谱编制及其与实际大气间等效加速关系的“双桥连接式”快速确定方法。该方法以材料的腐蚀电量和腐蚀失重大小作为当量参数,实现了在没有外场长期暴晒试验件的情况下,通过大气环境监测数据、实验室腐蚀失重试验和短期大气暴露试验结果计算获得等效加速关系。结果 依据所提等效加速关系确定方法,首先搜集并处理了某热带海洋大气环境10 a的大气监测数据,编制了气候环境总谱和化学环境总谱,其次基于环境因素加权浓缩的方法编制了模拟某热带大气环境的实验室加速腐蚀环境谱。随后通过实地短期大气环境ACM监测以及实验室腐蚀失重试验等手段,计算并获得了ZL114A铝合金在所编制的加速环境谱作用下的等效加速关系为74 h/a。为了验证所提等效加速关系确定方法的可行性,本文采用SEM、CT扫描等手段分别测量大气暴露6个月、大气暴露1 a和实验室加速腐蚀环境谱作用72 h的ZL114A铝合金的表面损伤形貌、点蚀坑尺寸、疲劳寿命和断口形貌。结论 结果表明,大气暴晒试件和加速腐蚀试件的腐蚀损伤模式相同,损伤严重程度与所得等效加速关系相符。
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  H型钢构件腐蚀经时演化试验及模拟分析研究

  刘哲, 顾文绪, 班慧勇, 周学军, 魏睿达

  表面技术. 2026, 55(12): 59-70. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.004

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  目的 H型钢构件广泛应用于钢结构建筑中。近年来,尽管钢结构腐蚀研究已逐步从传统的二维平板体系转向三维异形构件,但现有研究仍主要集中于平板钢材。针对H型钢这类典型三维构件,目前对其空间几何角度影响腐蚀行为的系统性研究与建模仍较为匮乏。方法 通过中性盐雾腐蚀试验,系统研究了不同空间角度与不同腐蚀周期条件下H型钢构件的腐蚀行为,并基于三维元胞自动机技术构建了此类钢构件的腐蚀演化模型。结果 随着腐蚀周期延长,试件的空间摆放角度对H型钢的腐蚀行为具有显著影响。0°与45°时,上翼缘腐蚀程度高于腹板,下翼缘腐蚀程度最低,但45°试件因具有45°的倾角,NaCl腐蚀溶液难以在其翼缘形成保护性水膜,从而导致其翼缘与腹板的腐蚀率、锈层厚度和蚀坑平均深度均高于0°试件;90°时,腹板上表面腐蚀最严重,翼缘次之,腹板下表面腐蚀最轻;建立的H型钢构件腐蚀模型能够准确再现腐蚀过程,且蚀坑形貌与深度与试验结果高度一致,误差仅在5%以内。结论 H型钢构件的腐蚀程度与构件自身结构和空间角度密切相关,构建的H型钢腐蚀演化模型能有效再现H型钢腐蚀的动态演化过程,且模拟结果较为精确,验证了模型的合理性与预测能力。
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  镁合金微弧氧化/聚酰亚胺/CeO₂复合涂层的构筑及性能研究

  陈丽燕, 魏晓晴, 王晨沣, 郝效菲, 李岩, 赵性川

  表面技术. 2026, 55(12): 71-83. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.005

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  目的 为解决镁合金微弧氧化（MAO）涂层因存在微孔和微裂纹而导致的长期耐腐蚀性与耐磨性不足的问题,旨在开发一种新型聚酰亚胺(PI)/二氧化铈(CeO₂)复合涂层,以密封MAO层缺陷并提升其综合防护性能。方法 首先将CeO₂ 颗粒分散于聚酰亚胺溶液中,随后将此复合溶液涂覆于已进行MAO处理的表面,成功制备出兼具优异耐腐蚀性和耐磨性的涂层。采用扫描电镜、X射线衍射、电化学测试、盐雾试验及摩擦磨损试验系统地表征了涂层的微观结构、耐腐蚀性及耐磨性。结果 微观结构表明,PI层完全填充了MAO层的孔隙,形成了致密、光滑且疏水的表面(接触角>110°)。电化学测试显示,PI密封及CeO₂掺杂显著增强了涂层的防护性能：MAO/PI-CeO₂涂层在3.5%（质量分数）NaCl中具有最正的腐蚀电位、最低的腐蚀电流密度,远优于单一MAO及MAO/PI涂层。盐雾试验进一步证实,MAO/PI-CeO₂涂层在40 d后仅出现轻微局部腐蚀,表现出优异的长期稳定性。此外,CeO₂的引入减小了磨损深度,显著提升了耐磨性。结论 成功制备了PI/CeO₂复合涂层并能有效密封MAO层的微观缺陷,显著提升了镁合金MAO涂层的长期耐腐蚀性、耐磨性及疏水性。
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  改性CeO₂/Epoxy复合涂层的抗紫外老化和防腐性能研究

  杨艳丽, 沈士泰, 郝开朗, 罗嘉涛, 赵凯亮, 卫国英, 朱本峰

  表面技术. 2026, 55(12): 84-94. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.006

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  目的 旨在开发一种兼具优异耐腐蚀性和抗紫外线老化性能的环氧树脂复合涂层,以拓展铝锂合金在航空航天领域的应用。方法 通过合成片状CeO₂,分别采用乙烯基三乙氧基硅烷（VTEO）和γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）对其进行表面改性,成功制备了VTEO-CeO₂/Epoxy和KH550-CeO₂/Epoxy复合涂层。利用FT-IR、XRD、TEM等多种手段对材料进行系统表征。结果 研究结果表明,相较于纯环氧树脂涂层与未改性CeO₂/Epoxy涂层,改性复合涂层表现出显著增强的综合性能。紫外-可见吸收光谱与荧光发射光谱证实,改性CeO₂能有效吸收紫外线并将其转化为热能,显著延缓了环氧树脂基体因紫外线照射导致的官能团降解,从而极大提升了涂层的抗紫外老化性能。电化学测试结果显示,经168 h紫外老化后,VTEO-CeO₂/ Epoxy复合涂层的腐蚀电流密度最低（3.175×10^-7 A/cm²）,并具有更大的容抗弧半径,展现出最优异且稳定的耐腐蚀性能。结论 涂层中的Ce³⁺可在损伤处与水和氧气反应生成不溶性的钝化层,赋予涂层良好的自修复能力。本研究为制备高性能、多功能的环氧树脂防护涂层提供了有效的策略和深入的理论依据。
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  STL6/TiN复合涂层对F347不锈钢耐腐蚀性能的影响

  于华明, 谷金龙, 吴小康, 朱刚贤, 张星, 王传洋, 李加强

  表面技术. 2026, 55(12): 95-108. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.007

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  目的 提高F347不锈钢的耐腐蚀性能。方法 采用等离子堆焊技术和化学气相沉积技术,制备了一种与基材结合良好的STL6/TiN复合涂层,并开展了异质界面的微观结构特征、组织演变、耐腐蚀性能研究。结果 试验结果表明：堆焊层与基体呈现良好的冶金结合,等离子堆焊层组织由底部的平面晶、等轴晶,中部的树枝状枝晶和顶部的等轴晶组成,无缺陷且与基体冶金结合良好,堆焊层中氧化物含量少。腐蚀测试表明,STL6/TiN复合涂层的腐蚀电流密度显著降低至0.37 μA/cm²,腐蚀反应速率降低,提高了样品的耐腐蚀性能。STL6/TiN复合涂层样品的钝化电位最高,表面形成的钝化膜稳定性最佳（939 mV）且∣Z∣值最大,其抗电化学腐蚀性能显著提高。STL6堆焊层因可以形成致密的Cr₂O₃钝化膜,显著提高了耐腐蚀性能。STL6/TiN复合涂层的钝化电位最高,形成的表面钝化膜稳定性更好。结论 其抗电化学腐蚀性能相比F347基材和单一STL6堆焊涂层均有进一步提升。在STL6/TiN复合涂层的保护下降低了F347不锈钢的腐蚀速率,提高了不锈钢的耐腐蚀性。相关研究成果为在苛刻环境下工作的F347不锈钢提高耐蚀性提供了技术路线和理论支撑。
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  基于MOAHA与CRITIC-TOPSIS法组合的铝合金表面脉冲电沉积Ni-Cu镀层的工艺参数优化研究

  吴文威, 吴志豪, 徐晓斌, 叶兵, 周飞

  表面技术. 2026, 55(12): 109-125. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.008

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  目的 弥补6061铝合金在强腐蚀、高磨损工况下的性能短板,同时维持其导热性能,提升铝合金表面综合性能。方法 在6061铝合金表面采用脉冲电沉积技术制备Ni-Cu镀层;通过L₁₆正交实验探究电流密度、占空比和频率对镀层性能的影响规律。结合改进人工蜂鸟算法（MOAHA）与CRITIC-TOPSIS评价方法开展工艺参数多目标优化。引入Fuch混沌映射优化初始种群分布,结合改进拥挤距离计算方法改进原始人工蜂鸟算法,采用CRITIC-TOPSIS法筛选出最优工艺参数。结果 实验表明,优化参数（电流密度3.87 A/dm²、占空比75%、频率262 Hz）制备的YH镀层综合性能显著优化：硬度为273.70HV0.05,导热系数为11.11 W/(m·K),自腐蚀电流密度为1.21 μA/cm²,磨损率为1.092×10^-5 mm³/(N·m),并且微观结构致密均匀。结论 改进人工蜂鸟算法与CRITIC-TOPSIS评价方法结合的多目标优化策略,可有效平衡Ni-Cu镀层耐磨、耐蚀与导热性能的耦合矛盾;优化后制备的Ni-Cu镀层综合性能优异,能有效弥补6061铝合金在严苛工况下的性能缺陷,为铝合金表面防护提供了新的技术路径。
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  纳米材料表面基团对缓蚀性能影响及其机理研究

  何闯, 聂宇恒, 郑琪琪, 胡家佶, 李兴强, 何海杰, 俞静, 叶肖伟

  表面技术. 2026, 55(12): 126-140. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.009

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  目的 为明确纳米材料表面基团对其缓蚀性能的调控规律及其作用机理,本文以表面基团易于修饰的碳点为研究对象,在控制其粒径与碳核结构基本一致的前提下,构建仅表面基团类型不同的单一变量碳点体系,揭示不同基团（羧基、巯基和氨基）对碳点缓蚀性能的影响及其内在机理,从而为高效纳米缓蚀剂开发提供直接实验依据与理论指导。方法 采用后修饰策略制备出三种表面分别富含羧基、巯基和氨基的碳点（OCDs、SCDs和NCDs）。采用失重法和电化学法,评价三类碳点在1 mol/L HCl溶液中对Q235碳钢的缓蚀性能;通过电化学测试、微观形貌分析以及分子动力学模拟多尺度揭示了不同表面基团影响缓蚀性能的内在机理。结果 失重法与电化学测试一致表明,在1 mol/L HCl介质中,三类碳点对碳钢的缓蚀性能存在显著差异。在100 mg/L浓度下,由动电位极化曲线计算所得的三类碳点缓蚀效率分别为：NCDs最优（91.2%）,其次为SCDs（86.6%）,OCDs最低（79.0%）。结论 不同表面基团影响碳点缓蚀性能的机理为：碳点通过吸附成膜和诱导形成氧化膜发挥保护作用,其中NCDs因平行构型稳定吸附、结合能最强而形成最致密保护膜并促进致密氧化膜生成,缓蚀效果最佳;SCDs同样呈平行吸附,但吸附与成膜能力略弱;OCDs难以实现平行吸附,结合能最低,形成的吸附膜与诱导形成的氧化膜最不致密,保护效果最差。
激光表面改性技术
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  激光熔覆-电化学脱合金制备Ti/TiO₂光阳极：多孔层厚度对其光催化性能的影响

  项一侯, 方永涌, 罗成洋, 郑亚风, 吴国龙, 姚建华

  表面技术. 2026, 55(12): 141-154. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.010

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  目的 系统研究了纳米多孔Ti/TiO₂光阳极的多孔层厚度对光催化性能的影响规律,旨在为高效光阳极的结构设计提供理论依据与实验指导。方法 采用激光熔覆技术在钛基板上制备Cu-Ti合金前驱体,通过调控电化学脱合金时间（1~40 h）,实现了多孔层厚度（从0 μm到260.8 μm）的可控制备。利用扫描电镜和能谱等手段表征了微观结构与元素分布,并通过瞬时光电流响应、电化学阻抗谱、双电层电容及甲基橙降解实验综合评价了其性能。结果 结果表明,当脱合金时间为8 h时,多孔层厚度约为260.8 μm时,npT-8 h样品表现出最优的综合性能：其光电流密度最高（4.54 μA/cm²）,电荷转移电阻最小（47.28 Ω·cm²）,电化学活性面积最大(5.53 mF/cm²),对甲基橙的降解速率常数（k=0.005 29 min^-1）最高,180 min内降解率达到61%。性能优化主要归因于该厚度下其电荷分离传输效率与表面反应活性位点数量达到了最佳协同平衡,且三维多孔网络带来的光陷阱效应也起到了辅助增强作用。结论 明确揭示了多孔层厚度对光催化性能的调控机制,证实了除多孔形貌外,优化多孔层厚度也是提升多孔Ti/TiO₂光阳极性能的有效途径。
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  激光定向能量沉积转角结构热力耦合研究

  朱晓晨, 顾衡, 高学浩, 钱黎黎, 任旭东

  表面技术. 2026, 55(12): 155-171. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.011

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  目的 针对基板表面在激光定向能量沉积转角结构时易出现热积累与残余应力集中问题,研究转角角度与沉积速度对温度场和应力场演化的影响规律。方法 以316L不锈钢为研究对象,建立激光定向能量沉积的热-力耦合有限元模型,并进行实验验证模型的准确性。结果 转角角度减小会显著增强热积累,并增大内外角的温度梯度差。转弯后转角区域边界的残余应力相比直线熔道明显升高,沉积速度对残余应力的影响呈现非线性特征,在低速区（10~15 mm/s）和高速区（20~25 mm/s）影响较大。在10 mm/s低速沉积小角度（15°）转角区域时发生局部重熔效应,可释放热应力,最终使表面残余应力相较离开转角区域时的边界下降27.4%。最大残余应力位置随转角角度增大由集中在转角区域边界变为均匀分布。在沉积层和基板结合的边界处,残余应力主要集中在外角、内角、沉积起始和终止位置。外角处残余应力大于内角,终止位置残余应力大于起始位置。结论 转角角度和沉积速度是热应力变化的主要影响因素,激光的重熔效应可以调控残余应力。本研究结果可为表面具有复杂路径特征的激光定向能量沉积工艺优化与残余应力调控提供理论依据。
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  竖直表面多角度激光熔覆镍基合金涂层的形貌与组织硬度研究

  李梓嘉, 毕炜明, 沈宇锟, 阚方言, 牛方勇

  表面技术. 2026, 55(12): 172-187. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.012

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  目的 探究竖直基面多角度激光熔覆Ni60B镍基合金涂层的成形、组织与硬度变化规律,确定适用于大型构件及复杂内壁非水平修复的优选熔覆姿态。方法 竖直基板为38CrMoAl钢,熔覆粉末为Ni60B,在激光功率250 W、扫描速度2 mm/s、送粉量4.22 g/min等参数恒定条件下,开展俯角0°~70°和仰角10°~40°单道熔覆试验,并通过宏观形貌、截面尺寸、金相/SEM、EDS及显微硬度测试分析角度的影响。结果 熔覆角度显著影响涂层成形质量和显微硬度。俯角熔覆层截面呈鱼形,随角度增大,熔宽由1.25 mm增至2.50 mm,熔深总体降低,顶点偏移量增大;30°时截面面积最大、稀释率最低,分别为0.662 mm²和32.1%,硬度达(597.42±4.52)HV。仰角熔覆层截面近似椭圆形,余高随角度增大而降低,熔宽、熔深和顶点偏移量呈非单调变化;10°时截面面积为0.398 mm²,稀释率为42.9%,硬度为(371.36±4.38)HV。显微组织分析表明,不同角度下晶粒空间分布基本一致,熔合区以柱状枝晶为主,熔池中上部以等轴晶为主,但0°条件下顶部晶粒明显粗于俯角30°和仰角30°。EDS结果显示,Fe、Ni元素在界面处发生互扩散,涂层与基体形成良好冶金结合。结论 熔覆角度通过改变激光能量分布、粉末捕获和熔池流动行为,影响涂层形貌、组织与硬度。综合成形质量、粉末利用率、稀释率及显微硬度,俯角30°和仰角10°分别为竖直基面俯角与仰角修复的优选姿态。
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  紫外激光上釉YSZ粉体热障涂层的CMAS腐蚀及抗弯曲性能研究

  阚生盼, 王大锋, 袁江淮, 张咪娜, 姜彤, 周香林

  表面技术. 2026, 55(12): 188-200. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.013

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  目的 利用紫外脉冲激光器对热障涂层（TBCs）进行激光上釉,能有效提升涂层的综合服役性能。方法 选用纳米晶团聚与烧结破碎两种YSZ粉体,采用大气等离子喷涂（APS）在NiCoCrAlY黏结层的镍基高温合金基板上制备热障涂层。利用紫外脉冲激光对涂层表面进行上釉处理,分析上釉涂层的微观结构演变与特征元素含量,评价涂层的耐热腐蚀性能与抗弯曲涂层开裂能力。结果 激光上釉后,两种粉体APS涂层均未观察到明显热致垂直裂纹。纳米晶团聚粉体涂层的重熔质量最佳,厚度分布更均匀,表面形貌S_a提高约13.9%,平均晶粒面积减小约31.6%。在1 240 ℃、4 h、15 mg/cm²的CMAS腐蚀条件下,纳米晶团聚粉体涂层的表面渗透占比降低42%。微观结构上,前者仅表层出现轻微颗粒分离,而后者则发生一定深度的明显降解。弯曲性能方面,纳米晶团聚粉体涂层抗弯强度为386 MPa,略低于烧结破碎型粉体涂层的583 MPa,但其开裂面积占比仅为20.48%（6 789 N载荷下）,显著低于后者的47.99%（6 571.8 N载荷下）,体现出更优的强韧性与裂纹扩展抗性。结论 纳米晶团聚粉体的激光上釉涂层在表面质量、抗CMAS腐蚀性能及损伤容限方面均表现出显著优势,展现出了更高的服役可靠性和应用潜力。
功能表面及技术
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  支化度对超支化抗菌肽铝基表面抗菌防污性能的影响

  吴昊天, 楼彤, 杨宗澄, 贺小燕, 白秀琴

  表面技术. 2026, 55(12): 201-210. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.014

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  目的 选用支化度分别为2和4的超支化抗菌肽和普通非超支化抗菌肽（支化度为1）,制备三种抗菌肽铝基表面,研究支化度对其抗菌防污性能的影响。方法 首先采用沸水处理法对5083铝合金基体表面进行预处理,用DMSO溶液分别溶解PMPI粉末和三种不同支化度的抗菌肽粉末,再将预处理好的铝基在PMPI溶液和抗菌肽溶液中先后反应,成功制备了三种不同支化度的抗菌肽铝基表面。采用接触角测试仪、FTIR、XPS、SEM、CLSM对三种抗菌肽铝基表面性能和结构进行表征,并用需钠弧菌和芽孢杆菌在实验室进行抗菌实验及细菌黏附实验,讨论支化度对抗菌肽铝基表面抗菌防污性能的影响。结果 PMPI和支化度分别为1、2、4的三种抗菌肽都成功固定到预处理好的铝基表面,三种抗菌肽铝基表面均表现出亲水性,与水的接触角分别为42.4°,34.7°和28.3°。此外,制备的超支化抗菌肽铝基表面相对非超支化铝基表面表现出更加优秀的抗菌和防污性能,其中二分支抗菌肽铝基表面对需钠弧菌和芽孢杆菌的抗菌率分别达到77.4%和68.2%,防污率达到89.3%和88.7%,相比于四分支和非超支化抗菌肽铝基表面具有更好的抗菌和防污性能。结论 由二分支的超支化抗菌肽制备的抗菌肽铝基表面具有最佳的抗菌防污性能。
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  激光功率调控镁锂合金超疏水表面润湿性及性能研究

  陈羿帆, 严雨, 周东帅, 张宇, 百志好, 王健, 王永奇, 杨磊峰

  表面技术. 2026, 55(12): 211-222. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.015

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  目的 针对LAZ933镁锂合金耐蚀性差制约其工程应用的问题,采用激光刻蚀结合复合后处理的工艺制备超疏水防护表面,系统研究激光刻蚀功率对表面微观结构、化学成分及耐蚀性能的影响规律,获得兼具优异耐蚀性与耐久性的镁锂合金超疏水表面制备方案。方法 以LAZ933镁锂合金为基底,通过调控激光刻蚀功率构建不同尺度的表面微结构,再经盐酸刻蚀与硬脂酸低表面能修饰制备超疏水表面;采用场发射扫描电镜（FESEM）、三维轮廓仪表征表面形貌,通过能谱分析（EDS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表面化学成分,通过接触角测试、电化学测试及耐久性测试评价表面性能。结果 激光刻蚀功率显著影响表面微结构的粗糙度与均匀性,9 W激光功率可形成最理想的微纳复合粗糙结构;经复合后处理后,该表面接触角达159.4°、滚动角为4.6°,实现超疏水特性;电化学测试表明,其自腐蚀电位较光滑基体正移0.29 V,自腐蚀电流密度下降2个数量级,腐蚀抑制率达98.8%;该超疏水表面在大气环境中放置60 d后仍保持超疏水性能,同时具备良好的热稳定性与机械耐磨性。结论 激光刻蚀功率是调控镁锂合金超疏水表面性能的核心参数,适中功率可协同后处理构建最优的疏水微纳结构;该复合工艺制备的超疏水表面可通过气垫效应有效阻隔腐蚀介质,大幅提升镁锂合金的耐蚀性能;制备的超疏水表面兼具优异的长期稳定性与机械耐久性,为镁锂合金的腐蚀防护提供了一种可行的工程化方法。
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  双层高度耐磨超疏水复合涂层制备及性能

  张英亮, 韩冰, 袁魁, 李旭, 候振贤, 刘宪, 朱宝林, 鹿颖, 刘海龙, 马福瑞, 刘利彬

  表面技术. 2026, 55(12): 223-232. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.016

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  目的 制备工艺操作简便、可规模化应用的耐磨超疏水涂层。方法 采用环氧树脂（E51）为黏结剂,结合石英砂、改性F-TiO₂纳米颗粒及SiO₂纳米颗粒,通过简便的刮涂-喷涂工艺,制备了双层结构的石英砂/ F-TiO₂/SiO₂@E51 超疏水复合涂层。通过Taber磨损试验、胶带剥离试验测试了涂层的耐磨性能和附着力。使用接触角测量仪器测试了涂层静态水接触角和水滚动角,通过扫描电子显微镜对涂层表面形貌进行了分析。结果 该涂层通过多尺度分级结构设计与低表面能修饰,实现了151°的静态水接触角和<5°的滚动角,对液体及固体污染物表现出优异的自清洁性能。机械稳定性测试表明,涂层在Taber磨耗测试中,250 g 载荷下磨损3 000次循环、750 g载荷下磨损600次循环后,仍保持良好疏水性;经500次胶带剥离实验后,静态水接触角仍大于130°,滚动角低至5°,展现出卓越的耐磨性和与基材强的黏附性。结论 通过底层加入大尺度石英砂以及双层E51分级固化策略可以提高涂层耐磨性和附着力。同时通过在顶层加入改性F-TiO₂纳米颗粒及SiO₂纳米颗粒构造微纳米级粗糙结构和实现低表面能,使得涂层具有优异的超疏水性能。
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  双调控制备Mo₂C@磁性纳米片及其吸波性能

  贾敬凯, 段吕桐, 朱馨悦, 余乐, 崔凯涛, 周金堂

  表面技术. 2026, 55(12): 233-244. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.017

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  目的 探究并制备兼具“薄厚度、轻量化、宽频带、强损耗”的高性能微波吸收材料。方法 以过渡金属碳化物为基体,采用“成分-碳化温度”调控策略制备“磁性纳米片包裹Mo₂C”的核壳结构复合材料。控制(Fe(NO₃)₃·9H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O比例来改变磁性相含量,并结合碳化温度调控策略调节材料电磁参数及阻抗匹配特性。通过扫描电子显微镜、X射线衍射测试、拉曼光谱分析观察材料物相、微观形貌;运用矢量网络分析仪测试材料电磁参数,评估微波损耗性能。结果 采用成分-温度双调控策略成功构建了“磁性纳米片均匀包裹Mo₂C颗粒”核-壳复合结构。材料在保留介电损耗的基础上,通过磁性纳米片引入磁损耗机制,实现了磁损耗、介电损耗有效耦合。所制备的LDH-2-900表现出优异的微波损耗性能：在超薄厚度（d=1.5 mm）时,有效吸收带宽为4.91 GHz;厚度为1.3 mm时,最小反射损耗高达-34.58 dB。结论 采用“成分-碳化温度”双调控策略,准确调控磁性纳米片包覆情况,成功构建了“磁性纳米片包裹Mo₂C”的核-壳复合结构。实现了介电损耗与磁损耗的协同增强、优化介电损耗特性、有效拓宽微波损耗途径,克服了传统吸波材料“频带窄,厚度大”的缺陷。该研究为高性能微波吸收材料制备与设计提供了新的思路。
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  沉积气压调控氰酸酯表面Cu膜性能研究

  张悦, 唐德礼, 陈美艳, 刘旋, 钟利, 姚可, 金凡亚

  表面技术. 2026, 55(12): 245-255. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.018

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  目的 采用磁过滤电弧离子镀技术在氰酸酯复材表面沉积Cu膜,并探究沉积气压对氰酸酯复材表面Cu膜结构与性能的影响规律与作用机理,优选出最佳沉积气压。方法 采用磁过滤电弧离子镀技术分别在0.10、0.30、0.50、0.70和0.90 Pa沉积气压下制备Cu膜,通过检测Cu膜的表面形貌、微观结构、成分及元素含量,探究沉积气压对薄膜晶粒尺寸、择优取向、化学元素成分等薄膜微观状态的影响规律,并结合Cu膜的电阻率及结合力,分析讨论Cu膜的微观状态对其宏观电学性能与结合强度的影响。结果 随着沉积气压由0.10 Pa升高至0.90 Pa,Cu膜晶粒尺寸呈先增大后减小的趋势,薄膜纯度下降、织构由(200)转化为(111)。薄膜电阻率在低沉积气压下变化较小,基本维持在1.7×10^-8 Ω·m左右,超过0.50 Pa时受氧化物生成、晶界散射增加、取向转变等因素影响,电阻率明显升高,沉积气压为0.90 Pa时,电阻率升至7.7×10^-8 Ω·m。Cu膜/氰酸酯复材界面处化学键对结合强度影响显著,界面处C—O、C==O等含氧化学键的增加及CuO的生成有助于提升界面结合强度,沉积气压为0.50~0.70 Pa时,结合性能最佳,约为3 MPa。结论 沉积气压对Cu膜微观状态及宏观性能调控作用显著,沉积气压为0.50 Pa时,薄膜具有高导电性、高结合强度等最佳的综合性能。
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  基于改进量子遗传算法的多层光学薄膜逆向设计

  曹佳乐, 程江勇超, 支强, 罗容, 周希正, 柳成, 孙豪强

  表面技术. 2026, 55(12): 256-266. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.019

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  目的 为实现光谱选择性薄膜材料的高效逆向设计,提出了一种改进的量子遗传算法（Improved Quantum Genetic Algorithm, iQGA）,用于多层光学薄膜结构的智能优化。方法 算法在传统量子遗传算法的基础上引入离散—连续混合编码方式与多精英引导机制,使材料类型与厚度参数在统一框架下实现协同优化,从而提高算法全局搜索能力与收敛效率。正向设计通过传输矩阵法对候选结构进行光学响应计算,并采用类交叉熵损失函数作为适应度评估指标,引入局部掩码机制以实现对目标光谱特性的全局精确拟合。结果 对比表明,iQGA在收敛速度、稳定性及解质量方面均优于灰狼优化算法、遗传算法和传统量子遗传算法。进一步将iQGA应用于透明辐射冷却、热光伏、红外隐身及窄带发射等四种典型设计任务,所得多层膜结构能达到预期光谱响应要求,全局平均绝对误差MAE分别为0.107、0.077、0.188和0.166,验证了方法的高效性与可行性。结论 iQGA为光谱选择性材料的逆向设计提供了一种高效且可扩展的优化途径,若与其他数值仿真方法结合或利用神经网络模型扩展,该方法有望推广至超表面及复杂纳米光学结构的通用逆向设计中。
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  一种散热系统进风量监测传感器的结构设计与仿真

  李瑶, 曾祥琼

  表面技术. 2026, 55(12): 267-278. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.020

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  目的 针对现有散热系统进风量监测传感器普遍面临的温度漂移干扰显著、灵敏度受限以及制造成本高等问题,提出一种基于碳纳米管（CNT）材料的集成式进风量监测传感器,旨在实现对微小气流扰动的高灵敏度、高精度监测。方法 在单片基底上集成温度与微压力双模态感知单元,其中微压力单元引入应力集中凸台结构以放大局部应变,从而显著提升压阻响应率;温度单元采用分压式测量电路实现环境温度的实时精准采集,为压力信号的温度相关误差校正提供基准参考,可有效抑制热-力交叉干扰对测量精度的影响。通过有限元仿真,系统分析敏感层凸台高度和椭球体长轴尺寸对传感器灵敏度的响应特性。结果 仿真结果表明,具有300 μm凸台高度及较小长轴尺寸微米结构的敏感层表现出最优异的低压区性能,其电阻变化最为显著,且灵敏度起始值最高,并在约16 kPa压力附近达到峰值,非常适合于微小气流扰动的检测。这验证了较低凸台能诱导更强局部应变集中的设计理念。结论 该集成式传感器在结构设计与制造工艺方面具有可行性与优越性,为传感器材料的制备提供了指导,为数据中心ICT类设备与仪器散热失效预警和精密仪器环境控制等场景提供了一种可靠的高性能、低成本的监测方案。
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  基于双波段光学优化的双功能辐射制冷材料

  肖鹏, 贾骏, 陈秋语, 杨决宽, 储昭杰, 陈震

  表面技术. 2026, 55(12): 279-286. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.021

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  目的 针对现有辐射制冷材料形态单一、双波段光学协同性不足的瓶颈,提出双波段协同优化策略并且研制形态可调控的辐射制冷材料。方法 将太阳光波段和红外波段耦合,分析不同功能成分的特点,通过添加金属氧化物,降低了辐射制冷材料对于基底高反射性的要求,并且综合提高材料的制冷性能;通过调控PDMS含量,实现涂层或薄膜的材料形态的灵活转换。采用紫外-可见-近红外光谱仪、傅里叶红外光谱仪分别测试涂层和薄膜的光谱,将涂层和薄膜覆盖在金属板上测试实际的降温效果。结果 光谱性能上,Al₂O₃浓度优化至40%时太阳光反射率提升至0.93,理论制冷功率增益达22%。使用制备的辐射制冷涂层和薄膜进行了辐射制冷实验,在>36 ℃高温环境下添加Al₂O₃的涂层样品实现了平均2.9 ℃、峰值5.1 ℃的温降;薄膜可实现平均1.9 ℃的降温效果。材料形态上,当PDMS与丙酮的质量比大于等于1∶5时,涂料能牢固附着于基底表面形成涂层;当质量比为1∶6时,涂料与基底之间吸附力较弱,干燥后可完整地脱落形成自支撑薄膜。结论 通过调整太阳光散射体和红外发射聚合物基体对材料进行形态和双波段光谱优化,该材料以低成本、高效率和形态可控优势,为辐射制冷技术规模化应用提供了切实可行的解决方案。
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  旋转圆柱阴极的磁场设计与仿真分析

  张南, 彭定强, 黄吉裕, 罗骞, 伍三忠

  表面技术. 2026, 55(12): 287-297. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.12.022

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  目的 针对旋转圆柱阴极靶面磁场分布特性开展仿真分析,提出新型磁场评价指标,以实现对靶面磁场特性更全面的评估,并在此基础上开展结构优化设计。方法 利用有限元分析软件建立二维仿真模型,对旋转圆柱阴极的四列磁铁阵列构型进行数值仿真。围绕靶面切向磁感应强度,定义并引入磁场峰高、磁场峰位、磁场半峰宽、漏磁比及磁场衰减系数等磁场评价指标,系统分析磁铁间距、磁铁靶材参考距离、磁铁宽度比、磁铁高度差及磁铁极化夹角等结构参数对上述指标的影响规律,并据此提出优化的结构设计方案。结果 仿真结果表明,不同结构参数对各磁场评价指标的影响规律存在显著差异。通过优化设计,漏磁比与磁场衰减系数分别降低89.12%和11.32%,实现了靶面磁场分布特性的综合提升。结论 本研究拓展了旋转圆柱阴极磁场分布的分析与评价方法,揭示了不同结构参数对磁场分布的作用规律,为磁控溅射阴极的结构设计与优化提供了理论依据,对提升靶材溅射均匀性、靶材利用率及镀膜质量具有重要的工程应用价值。