2026年, 第55卷, 第7期　
刊出日期：2026-04-10

  

• 全选
  |

精密与超精密加工
• Select
  大应变挤出切削TC4超细晶带材晶体织构预测及耐磨性研究

  王情情, 郭润鑫, 王卓夫, 毕宇, 程延海, 田宪华

  表面技术. 2026, 55(7): 1-15. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 探究钛合金TC4挤出带材晶体织构形成规律以及带材晶体织构变化对其耐磨性的影响。方法 利用挤出切削有限元仿真和黏塑性自洽（VPSC）模型,实现不同切削厚度压缩比条件下TC4带材织构预测,并通过纳米划痕实验分析不同织构类型带材的耐磨性。结果 挤出切削带材呈现较均匀的变形,剪切应变高达2时,带材细化拉长晶粒尺寸为1~3 μm。钛合金带材晶体织构表现为3类,{11‒20}<0001>、倾斜的{11‒20}<0001>和{10‒10}<11‒20>板织构。VPSC仿真结果表明,在高应变率（5.89×10⁴ s^-1）下基面滑移系和二阶<c+a>锥面滑移系启动对{11‒20}<0001>织构的形成占主导地位。大应变条件下（剪应变≥2）一阶<c+a>锥面滑移系和二阶<c+a>锥面滑移系启动对倾斜的{11‒20}<0001>织构形成影响较大。纳米划痕测试表明,刻划面为{11‒20}晶面的带材耐磨性优于{10‒10}晶面的带材。结论 挤出应变对带材晶粒细化程度以及晶粒细化均匀性影响较大,各滑移系相对活性是影响TC4带材晶粒织构形成的微观因素,这对通过控制挤出加工参数制备钛合金带材具有一定指导意义。带材晶体织构表现为易于滑移变形的晶面其耐磨性较差,直观展示了钛合金带材晶体织构与耐磨性的对应关系。
• Select
  基于弹性固结磨料小工具的RB-SiC平面修形抛光工艺研究

  张朗朗, 高小钧, 郑方志, 江仁政, 尤佳旗, 孙玉利, 朱永伟

  表面技术. 2026, 55(7): 16-26. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 实现反应烧结碳化硅工件高效、高精度的修形抛光需求。方法 提出了基于弹性固结磨料小工具技术的碳化硅修形抛光新工艺。设计与制备了一种弹性自修整固结磨料小工具,基于Preston方程,建立了小工具的去除函数模型并验证了合理性;采用正交试验方法,优化了固结磨料小工具的加工工艺参数;并在三轴恒压数控抛光平台上进行了碳化硅修形抛光试验。结果 归一化理论去除函数与试验曲线吻合程度较高,粒径为7~10 µm的固结磨粒小工具替代游离磨料能够实现碳化硅的高效修形与抛光。采用固结聚集体金刚石小工具修形抛光RB碳化硅工件时,最佳工艺参数组合为公转转速125 r/min、压强0.125 MPa、转速比‒2、偏心率0.5,在此参数组合下,小工具在30 min内最大去除深度峰值变化率可以稳定在5.6%以内。采用优化参数修形抛光碳化硅工件时,碳化硅面形PV值从16.875λ收敛至4.619λ,收敛效率达到72.6%,RMS值从4.610λ收敛至0.868λ,收敛效率达到81.2%,表面平均粗糙度Ra由起始的0.503 μm下降到0.084 μm。结论 建立了弹性固结磨料小工具的去除函数模型并进行了试验验证。试验表明,小工具代替游离磨料抛光达到了粗抛修形碳化硅的工艺指标,修形抛光后的碳化硅粗糙度降低,表面质量明显提升,体现出弹性固结磨料小工具出色的修形抛光能力。
• Select
  高质量大尺寸单晶金刚石的亚纳米表面抛光工艺研究

  江名鑫, 刘朝平, 王跃忠, 李赫, 江南, 西村一仁, 黎清宁, 袁其龙, 杨明阳

  表面技术. 2026, 55(7): 27-34. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 针对大尺寸单晶金刚石表面加工质量难的问题,本研究采用外延生长结合抛光工艺,探讨抛光液组分和抛光时间对英寸级单晶金刚石表面形貌及粗糙度的影响,旨在实现亚纳米级加工表面。方法 通过微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）制备英寸级单晶金刚石,利用共聚焦拉曼光谱（Raman）和高分辨X射线衍射（HRXRD）表征晶体质量。采用紫外光辅助化学机械抛光法（UV-CMP）,分别在含Fenton试剂、H₂O₂和仅含H₂O₂的抛光液下抛光。通过原子力显微镜（AFM）分析表面粗糙度和材料去除率,并利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）测试抛光前后的红外光学透过率。结果 通过400 h生长获得了尺寸为17 mm×17 mm×1.2 mm的高质量单晶金刚石,拉曼峰半高宽低至2.16 cm^‒1;UV-CMP结果显示,含Fenton试剂的抛光液的Fe²⁺催化产生的羟基自由基（∙OH）生成速率过快,与金刚石表面碳原子去除速率不匹配,不利于表面平滑化,而单一H₂O₂抛光液则可实现粗糙度低至0.40 nm的亚纳米级光滑表面。红外透过率测试揭示了金刚石在10.6 µm处的平均红外透过率由68.8%提升到72.4%。结论 采用MPCVD法获得英寸级高质量单晶金刚石,通过抛光液组分调控金刚石抛光后的表面粗糙度,进而提升其红外光学透过率,该工作为大尺寸单晶金刚石的高质量表面加工及应用提供了工艺参考。
• Select
  基于响应面法的钛合金人工关节化学磁流变抛光工艺参数交互影响的研究

  夏炜斌, 金永赫, 吴佳伟, 方正, 蒋民, 李敏, 冯铭

  表面技术. 2026, 55(7): 35-46. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 提升钛合金人工关节的表面质量与抛光效率。方法 将Halbach阵列磁场增强结构与类芬顿反应化学机制引入化学磁流变抛光工艺中,Halbach阵列能够产生更高强度、高梯度且空间分布更为均匀的磁场,从而显著增强磁流变抛光液的流变特性;而类芬顿反应则通过催化产生高活性羟基自由基,有效促进工件表面的微区化学蚀刻作用,实现化学研磨与机械抛光的协同增效。通过采用Box-Behnken实验设计与响应面分析法,系统研究了加工间隙、主轴转速和磨粒浓度3个关键工艺参数对表面粗糙度（Ra）和材料去除深度（D_MR）的交互影响规律。结果 加工间隙是对抛光效果影响最显著的因子,其次为主轴转速和磨粒浓度。经多目标优化获得最优工艺参数组合为加工间隙0.6 mm、主轴转速436 rad/min、磨粒浓度9.6%（质量分数）。在该参数下进行验证试验,表面粗糙度Ra可达17 nm,材料去除深度达5.091 μm,与模型预测值误差小于11%,表明模型具有较高的可靠性。最终将优化工艺应用于钛合金人工髋关节球头实际抛光,经过1.5 h加工后,工件表面粗糙度由初始438 nm显著降低至18 nm。结论 优化得出的工艺参数不仅彻底去除了原始铣削纹路,而且实现了镜面级的表面质量,证实该工艺在钛合金人工关节高效高精度抛光方面具有重要的工程应用价值。
• Select
  基于固结磁性磨料的石英玻璃集群磁性研磨加工试验

  邱腾雄, 林俊强, 丘永亮, 阎秋生

  表面技术. 2026, 55(7): 47-57. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 针对传统石英玻璃表面加工方法效率低、表面质量差及材料去除率不足的问题,本研究旨在通过固结磁性磨料的集群磁性研磨加工方法,系统探究磁感应强度、进给速度、研磨头转速及研磨时间等关键工艺参数对材料去除率和表面粗糙度的影响规律,以实现加工效率与表面质量的综合优化。方法 试验以材料去除率和表面质量为核心评价指标,通过正交试验系统探究上述工艺参数对加工效果的影响规律,并采用灰色关联分析综合评估各参数对加工效果的影响。结果 影响材料去除率的各因素,其显著性排序为研磨时间>磁感应强度>研磨头转速>进给速度;影响工件表面粗糙度的各因素,其显著性排序为研磨时间>磁感应强度>进给速度>研磨头转速;灰色关联分析结果显示,综合考虑材料去除率和表面粗糙度后,最优综合工艺参数组合为研磨时间30 min、磁感应强度0.8 T、进给速度1 500 mm/min、研磨头转速1 000 r/min。此时材料去除率为0.762 μm/min,表面粗糙度Ra为6.84 nm。结论 进一步分析各参数作用机制发现,增大磁感应强度,既能提高材料去除率,又能有效降低表面粗糙度;适度提高进给速度对增大材料去除率、改善表面质量具有积极作用;过高的研磨头转速会导致材料去除率下降且表面质量恶化;研磨时间延长虽会使材料去除率略有降低,但可持续减小工件表面粗糙度。
• Select
  水平激振辅助套圈浮动装夹回转抛磨工艺关键技术研究

  李学楠, 石慧婷, 李秀红, 杨胜强

  表面技术. 2026, 55(7): 58-70. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 优化套圈浮动装夹回转式抛磨工艺,提升其抛磨效率及表面质量。方法 提出叠加水平激振辅助的抛磨工艺,设计搭建了水平激振辅助抛磨实验装置。通过使用DEM（离散单元法）对该工艺进行仿真分析,研究振幅、频率（振动加速度）对颗粒介质流动行为的影响,进而分析了颗粒介质流动行为对工件内、外表面冲蚀作用的影响规律,通过接触压力分布测试对上述结果进行了验证,选取具有代表性的工艺参数进行抛磨实验,并测量表面形貌和表面硬度以分析抛磨效果。结果 水平激振辅助下颗粒介质流中的静止区和低速区减小,活跃区增加,颗粒介质的分布均匀性改善,该趋势随激振参数的增加而增加。振动加速度越大,抛磨介质对套圈内、外表面的冲蚀作用也越大。在抛磨时间为60 min、振幅为6 mm、频率为15 Hz（振动加速度为5.44 g）的条件下,工件内、外表面的表面三维粗糙度分别由S_a=0.483 μm和S_a=0.611 μm下降至S_a=0.261 μm和S_a=0.488 μm;内、外表面硬度分别由3.71 GPa和3.22 GPa提升至6.12 GPa和4.74 GPa;内、外表面的弹性模量分别由113 GPa和120 GPa提升至153 GPa和152 GPa。结论 水平激振辅助套圈浮动装夹回转抛磨工艺可有效提高抛磨效率,提升工件表面质量。
• Select
  Ti6Al4V表面石墨-B₄C复合涂层激光合金化磨削

  魏永乐, 洪远, 孙聪

  表面技术. 2026, 55(7): 71-80. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 加工-强化一体化技术可有效避免加工表面形态损伤,正逐步取代传统激光强化技术,成为Ti6Al4V表面高效性能-精度协同制造的重要手段之一。为实现Ti6Al4V表面强在海洋工程领域耐腐蚀性、高强度需求。方法 本研究将加工-强化一体化技术拓展至不同含量的石墨-B₄C复合涂层,提出激光合金化磨削工艺实现Ti6Al4V表面的硼碳强化。通过对比实验研究了B₄C含量对涂层导热性、熔池均匀性、合金化表面微相组成、形貌精度及力学性能的影响。结果 含25%B₄C的复合涂层具有优异的导热性。激光合金化磨削表面粗糙度S_a约为3.3 μm,其微相组成均匀。颗粒状与针状析出物使合金化表面高达900HV,显著改善其耐磨性。硼元素的引入弥补了石墨渗碳涂层Ti6Al4V表面耐腐蚀性弱的不足,但当涂层中B₄C含量过高时,表层材料的微观相成分和宏观形态都会变得不均匀,使加工表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能下降。结论 激光合金化磨削实现了硼碳强化Ti6Al4V表面的性能-精度协同制造,推动了加工-强化一体化技术的工业化实践,对钛合金抗疲劳制造具有重要的工程价值。
表界面强化技术
• Select
  涂层刀具表面强化技术研究现状及发展趋势

  查旭明, 袭琳清, 郭运武, 李嘉晟, 陈潇, 张涛

  表面技术. 2026, 55(7): 81-109. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  更高强度的新材料及更高效、精密、低损伤的新工艺不断出现,对高性能切削刀具制造提出了全新挑战。涂层刀具在恶劣热力耦合工况下面临着力学性能衰退、界面失效以及涂层剥落等问题,这些问题是导致涂层刀具磨损加剧的关键因素,而对涂层刀具进行表面强化处理可以调控涂层/基体界面结合性能、提升刀具材料力学性能,对实现涂层刀具强韧化具有重要意义。首先,综述了涂层刀具的相变强化、应变强化、高能表层强化3种表面强化处理技术的工艺原理与研究进展;其次,深入探讨了相变强化中的热处理及深冷处理工艺、应变强化中的喷丸处理工艺、高能表层强化中的脉冲磁场处理、脉冲电子束处理及激光处理工艺对涂层刀具表面力学性能、膜基界面结合强度以及切削性能的影响机制,结果表明,强化工艺参数的优选对提升涂层刀具硬度及膜基结合力等指标具有重要影响。热处理与深冷处理通过调节涂层内部应力水平和改善微观组织结构,对涂层/基体界面结合强度起到强化效果;喷丸处理可以促使受冲击的涂层表面发生弹塑性变形,产生应变硬化,提高涂层硬度;脉冲磁场处理降低了涂层内部的缺陷密度,改善了残余应力状态,提高了涂层刀具的抗剥落性能及切削性能。最后,总结了现阶段涂层刀具强化技术所面临的关键挑战,并提出了高性能涂层刀具强化领域未来的研究方向与发展路径。
• Select
  基于FEM-DEM耦合模型的铝合金薄壁件喷丸精确成形数字化仿真研究

  曾思明, 汪舟, 王晓丽, 孙松, 陈艳华, 赵圆圆, 侯冬梅, 甘进

  表面技术. 2026, 55(7): 110-123. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 探究铝合金薄壁件喷丸后沿层深方向残余应力场的重新分布和变形规律。方法 通过ABAQUS构建了FEM-DEM耦合的铝合金薄壁件喷丸成形模型,通过实验验证了模型预测2024-T3铝合金薄壁件残余应力和变形量的准确性,并在仿真模型中通过对工艺参数的调整,探究了铝合金薄壁件应力释放前后沿层深方向残余应力场的重新分布规律以及铝合金薄壁件喷丸后的变形规律。结果 最大残余压应力误差为‒7.6%,表面残余压应力误差为‒0.7%,饱和弧高误差为4.7%,这从应力和变形两个方面证实了模型具有良好的准确性。弹丸速度、弹丸直径、弹丸数量的增大都会导致喷丸后表面残余压应力增大,薄壁件去除约束后由于应力释放会使得表面残余压应力有所衰减,这种衰减的最大比例为50%左右。去除约束后薄壁件次表面出现一定的残余拉应力以平衡上表面的残余压应力,当次表面出现的残余拉应力达到10 MPa左右时,薄壁件深层区域还会出现较小的残余压应力,但其数值大小明显小于上表面。结论 研究了铝合金薄壁件喷丸后的变形规律,以及经过喷丸的薄壁件去除约束后应力释放过程中残余应力场的重新分布规律,丰富了铝合金薄壁件喷丸成形过程的有关理论,为实际生产中的工艺优化和质量控制提供有力的支持。
• Select
  316不锈钢的超细微粒及复合强化喷丸研究

  栗克建, 曾金, 张群, 任建兵, 葛一波

  表面技术. 2026, 55(7): 124-132. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 探索超细微粒对316不锈钢的表面改性效果,优化其表面质量以适配高精度医疗器械、新能源汽车制造等领域需求。方法 选取80 mm和10 mm直径丸料,分别实施单一喷丸与复合喷丸（先80 mm后10 mm）处理,设置0.2 MPa和0.4 MPa输出压力,最后对样品进行300 ℃+30 min回火处理。通过表面形貌观察、微观结构分析、电化学极化曲线测试、残余应力检测及显微硬度表征,并结合透射电镜观察回火热处理前后位错组织演变,系统评估工艺对材料性能的影响。结果 复合强化试样表面最大残余压应力达‒993 MPa;超细微粒喷丸弹坑小,表面粗糙度低至1.03 mm;喷丸后表层形成明显晶粒细化与位错缠结,热处理后超细喷丸样品应力松弛现象突出。结论 超细微粒喷丸可获最佳表面粗糙度和耐腐蚀性能,复合喷丸在残余压应力与显微硬度上表现最优,材料综合性能显著提升。
• Select
  氮气流量对TiSiN薄膜的结构及力学性能影响研究

  魏晓莉, 何瑞芳, 高凯雄, 王新生, 叶国永, 庄新记

  表面技术. 2026, 55(7): 133-142. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 本研究旨在探究氮气流量对TiSiN薄膜微观结构及力学性能的影响,通过优化制备参数,提升薄膜的综合性能,为其在耐磨涂层等工业领域的应用提供理论依据。方法 采用中频磁控溅射技术在Si（100）基底上制备TiSiN薄膜,通过调节氮气流量（4~14 mL/min）调控薄膜结构。利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）、拉曼光谱（Raman）等技术分析薄膜的晶相组成、化学键状态及表面形貌,并通过纳米压痕仪测试其硬度、弹性模量,采用划痕仪测试其结合力。结果 当氮气流量为10 mL/min时,薄膜表现出最优性能,硬度（16.2 GPa）和弹性模量（149.3 GPa）达到峰值,抗塑性变形能力（H³/E²=0.19 GPa）和结合力（临界载荷8.67 N）最佳。XRD与TEM显示薄膜为TiN纳米晶镶嵌于非晶Si₃N₄基体的复合结构,氮气流量增加促进TiN形核,但过量氮气（>10 mL/min）导致Si₃N₄抑制效应减弱,晶粒粗化,硬度下降。XPS证实N元素以Ti—N键为主,N—Si键含量先增后减,与硬度变化趋势一致。结论 氮气流量通过调控TiN形核和Si₃N₄非晶相抑制效应,显著影响TiSiN薄膜的纳米复合结构与力学性能。10 mL/min为最佳氮气流量,此时薄膜兼具高硬度、强韧性和优异结合力,为工业应用提供了优化方向。
• Select
  MIG与CMT熔覆工艺对Cu基涂层与母材组织性能的影响

  刘晟, 常云峰, 刘永华, 王增伟, 秦建, 张冠星, 刘晓芳, 王东亮

  表面技术. 2026, 55(7): 143-156. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 探究电弧熔覆工艺方法对涂层和母材组织性能的影响,优选涂层质量好、对母材性能影响小的熔覆工艺,保障产品服役安全。方法 分别采用MIG与CMT熔覆技术在液压油缸内壁表面熔覆铜合金涂层,对比研究2种工艺方法对涂层成形质量、涂层微观组织形貌、涂层耐腐蚀性能、母材界面形貌特征、母材热影响区形貌、母材微观组织形貌与母材屈服强度、低温冲击韧性、显微硬度的影响规律。结果 MIG和CMT熔覆涂层组织致密、结合良好,均无明显气孔和裂纹等缺陷。2种熔覆涂层均以α相、β相和κ相为主,但MIG熔覆层中含有大量球状和块状的母材组织。CMT熔覆层的稳态开路电位为‒0.44 V、腐蚀电位为‒0.67 V、腐蚀电流密度为4.46 μA/cm²,优于MIG熔覆层的‒0.47 V、‒0.72 V、4.81 μA/cm²。CMT熔覆试样的热影响区宽度为890 μm,低于MIG的1 025 μm;CMT熔覆试样近热影响区母材的显微硬度、屈服强度、低温冲击韧性（‒20 ℃）分别为257HV、707 MPa、135 J,与未熔覆母材相比分别下降10.5%、7.0%、17.7%,而MIG试样的分别为249HV、701 MPa、125 J,与未熔覆母材相比分别下降13.5%、7.7%、23.3%。结论 MIG和CMT熔覆工艺均对母材的组织和性能造成一定程度的影响,与MIG相比,CMT熔覆涂层的元素分布更加均匀、稀释率更低、耐腐蚀性能更好,对母材组织和性能的影响程度更小。
• Select
  AZ91D镁合金纳米复合电沉积的预处理及后处理退火

  李智, 候金, 刘崇宇, 刘广科, 王珍

  表面技术. 2026, 55(7): 157-168. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 优化AZ91D镁合金纳米复合电沉积的预处理及后处理退火工艺,确定最佳工艺,提高镁合金表面综合性能。方法 采用正交试验优化研究AZ91D镁合金沉积层预处理工艺参数——酸洗时间、表调时间、活化时间及两步化学预沉积（碱性/酸性）沉积液pH值。采用单因素试验优化研究后处理退火工艺参数——退火加热温度和保温时间。通过显微硬度计、划痕测试仪、摩擦磨损实验机和电化学工作站研究沉积层性能,结合扫描电镜、X射线衍射仪和原子力显微镜分析微观组织结构。结果 预处理最优工艺为：酸洗时间40 s,表调时间150 s,活化时间90 s,两步化学预沉积第一步沉积液 pH=9.40,第二步沉积液pH=6.20。后处理最优工艺为：退火加热温度400 ℃、退火保温时间60 min。通过预处理及后处理工艺优化,镁合金表面纳米复合电沉积层显微硬度达1 335.2HV,比磨损率从463.43 µm³/(N·µm)降低至220.55 µm³/(N·µm),降低52%;摩擦系数从0.53降至0.24,电化学腐蚀电流密度显著降至7.540×10^-8 A/cm²,较镁合金基体降低4个数量级。结论 通过优化AZ91D镁合金的预处理工艺为电沉积提供均匀平整的表面,提高了AZ91D镁合金表面的硬度与耐蚀性;后处理退火工艺进一步提升镁合金的硬度、耐磨性和耐蚀性,为镁合金表面改性提供创新技术方案,拓展其应用范围。
• Select
  Ag/SiO₂界面稳定性与羟基化效应的第一性原理研究

  金立杰, 高旭红, 刘霞, 周圣煜

  表面技术. 2026, 55(7): 169-178. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 Ag/SiO₂复合材料在抗菌、涂层领域应用广泛,但其界面结合弱、Ag⁺释放不可控、易氧化团聚等问题制约了实际应用。目前对Ag与不同SiO₂表面终端的结合机制,以及羟基化对界面稳定性的影响尚不清楚。本研究通过理论计算,揭示界面键合特性与羟基化的关系,为优化材料性能提供理论依据。方法 基于第一性原理计算构建了Ag(111)面与3种不同终端结构的SiO₂(001)面（Si端、O端、Si-O端）的界面模型。通过表面能计算评估各终端结构的相对稳定性,采用黏附功、电荷密度差、态密度分布和Bader电荷分析等方法,定量表征界面结合强度、电荷转移特性和化学键本质。特别考察了水分子吸附解离引起的表面羟基化对界面性能的影响。结果 SiO₂(001)各终端表面稳定性存在显著差异,Si端表面最稳定（表面能1.37~4.67 J/m²）,O表面活性最高（表面能2.39~5.72 J/m²）。Ag(111)/SiO₂(001)-O端界面因形成强极性Ag—O共价键,表现出最高的界面结合强度（黏附功3.17 J/m²）,明显优于Si端（1.23 J/m²）和Si-O端（1.16 J/m²）界面。表面羟基化导致界面结合强度大幅降低（黏附功降至0.33 J/m²）,电子结构分析表明羟基化使界面电荷转移量减少约50%,显著削弱界面稳定性。结论 本研究表明Ag/SiO₂界面稳定性受表面终端原子类型和羟基化程度的共同影响：O终端界面结合最强,而羟基化会严重损害界面性能。这些发现为优化Ag/SiO₂复合材料提供了重要指导。
装备表面工程
• Select
  难熔高熵合金设计及防护涂层应用研究进展

  李牧阳, 汪刘应, 刘顾, 王滨, 葛超群, 张立璇, 康卿饴

  表面技术. 2026, 55(7): 179-200. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  难熔高熵合金作为一种由多种高熔点元素组成的新型合金体系,因其在高温强度、热稳定性、耐腐蚀性等方面表现出优异性能,已成为极端环境防护材料研究的热点。但现阶段针对难熔高熵合金涂层的研究多局限于单一的制备工艺探索与基础性能表征,理论研究不够细致,在成分设计方面仍存在机理不统一的问题,同涂层成形质量控制及缺陷形成机理等方面尚存诸多争议与瓶颈。基于此,本文重点剖析了成分设计中的理论矛盾,系统梳理了价电子浓度、原子尺寸差异及混合焓等热力学参数对相结构稳定性的影响规律。深入对比了激光熔覆、磁控溅射及等离子喷涂等主流制备工艺的技术特点,明晰了不同制备工艺优缺以及与涂层缺陷间的构效关系。此外,本文还探讨了该类涂层在抗高温氧化、耐磨损及抗辐射等特定场景下的应用现状。最后指出,未来难熔高熵合金涂层发展的关键在于通过机器学习辅助设计实现集成化、利用原位监测技术实现工艺精细化,以期为难熔高熵合金涂层未来的发展及应用方向提供借鉴参考。
• Select
  钛合金表面微弧氧化及其耐磨与绝缘强化策略研究进展

  黄建超, 宋凯强, 吴护林, 彭冬, 白懿心, 王旋, 张敏, 何庆兵, 李立, 丛大龙, 李忠盛

  表面技术. 2026, 55(7): 201-218. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  钛合金表面普遍存在耐磨与绝缘性能不足的问题,难以满足极端服役工况的要求。研究表明,微弧氧化（MAO）技术制备的陶瓷涂层在提升耐磨与绝缘性能方面具有显著潜力。为此,首先基于MAO陶瓷涂层生长过程与放电行为,系统阐述了其生长机制、放电模型和相关表征方法,为理解MAO工艺奠定理论基础;其次,重点归纳了电参数、电解质体系和基体预处理等因素对涂层组织结构的调控规律,为工艺优化提供科学依据;进而,深入探讨了耐磨与绝缘涂层的设计思路与性能评估,总结了涂层性能提升的关键技术路径;随后,分析了涂层耐磨与绝缘强化策略,阐明了涂层表面前处理、后处理以及复合协同工艺的作用机理与强化效果,为拓展钛合金表面强化技术提供参考;最后,展望了MAO技术在耐磨与绝缘改性领域的未来发展方向,以期巩固该技术在表面改性领域的不可替代性。
• Select
  不同激光参数下ZrO₂陶瓷涂层激光烧蚀损伤行为

  曹鑫, 刘欣, 郑鑫彬, 洪少尊, 陈健, 蔡振兵, 何磊, 贾晓东, 田仁慧

  表面技术. 2026, 55(7): 219-228. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 探究不同激光参数下ZrO₂陶瓷涂层激光烧蚀损伤行为与损伤机理。方法 采用大气等离子喷涂技术在铝合金基体上制备ZrO₂陶瓷涂层,并通过自主搭建的激光烧蚀实验平台,对材料进行激光烧蚀实验,研究了ZrO₂陶瓷涂层对激光的防护性能;采用分光光度计、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和光学显微镜分别对涂层的反射率、物相结构以及烧蚀前后的损伤形貌进行了测试与表征。结果 ZrO₂涂层的反射率R约为97%,其耦合系数ε为3%,相比铝合金基材的耦合系数14%,降低了约79%;激光烧蚀后ZrO₂陶瓷涂层的晶相由四方相转变为立方相;涂层损伤程度随激光功率的增加及光斑直径的减小而加强;激光烧蚀过后ZrO₂陶瓷涂层烧蚀部位分为无影响区、轻影响区和高影响区,轻影响区表面平整,具有明显的晶界,晶界之间连接紧密;高影响区有大量裂纹的产生,且存在完全熔融和未完全熔融两部分。结论 激光辐照ZrO₂陶瓷时,中心区域材料达到熔点逐步形成熔池;激光持续作用下,熔池不断扩大且材料发生飞溅,形成烧蚀损伤凹坑;当激光辐照停止后,熔池冷却过程中引起的热应力导致烧蚀坑表面微裂纹形成。
• Select
  高机动车辆铜基复合材料摩擦表面参数相关磨损规律研究

  宁克焱, 韩明, 鲍珂, 朱崇恩

  表面技术. 2026, 55(7): 229-237. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 为了研究高机动车辆变速铜基复合材料摩擦副的磨损状态和规律,优选低磨损率摩擦副、揭示磨损规律,需要建立反映表面磨损机理的解析磨损模型,为不同表面形貌及物理特性摩擦材料磨损率提供预判手段,进而提高摩擦副磨损性能研发效率。方法 研究通过采集不同尺度条件铜基复合材料摩擦表面拓扑参数和材质特征,采用计盒维数法计算分形维数D,关联分型维数与尺度系数,生成摩擦表面分形形貌,建立铜基摩擦副分形磨损计算模型。研究包括分形参数和摩擦副真实接触面积、摩擦磨损机理、磨损量与磨损体积的相关性及敏感因素。结果 铜基复合材料摩擦表面的分形维数D,主要分布在1.36~1.48之间,平均值为1.43。当D值处于1.4~1.6 区间时,磨损率最低且稳定性最佳。此外,表面粗糙度参数增大导致磨损加剧,而材料常数（硬度与弹性模量之比）增大则有助于降低磨损。结论 采用磨合等工艺手段将铜基复合材料摩擦表面的分形维数D值控制在1.4~1.6的稳定区间,可有效改善高机动换挡条件下的磨损率稳定性并降低磨损水平。通过优化面压分布等改进措施,在面压载荷加大时进一步趋近于D值1.5附近对应的最低磨损率区间。
• Select
  没食子酸（GA）预处理对AA7075铝合金表面层状双金属氢氧化物（LDH）膜层防腐性能的影响

  王申奥, 王晶晶, 黄从树, 梁宇, 曹艳辉, 李辉

  表面技术. 2026, 55(7): 238-251. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 解决AA7075铝合金表面金属间化合物（IMCs）导致层状双金属氢氧化物（LDH）膜层生长不均匀、存在缺陷的问题,提高AA7075铝合金表面LDH膜层的腐蚀防护性能。方法 采用没食子酸（GA）对AA7075铝合金表面进行预处理,再通过水浴加热法在AA7075铝合金表面原位生长LDH膜层。通过X射线光电子能谱（XPS）分析GA预处理对AA7075铝合金表面状态的影响,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDS）及电化学阻抗谱（EIS）,系统研究了GA预处理对LDH膜层结构、形貌、组成及防腐性能的影响。结果 经GA预处理后,AA7075铝合金表面成功形成一层GA-金属络合层,为LDH的均匀生长提供了有利条件。与未进行预处理得到的LDH膜层相比,GA预处理后表面所制备的LDH膜层结晶度显著提高,表面形貌更加均匀致密,膜层表面缺陷数明显减少,且膜层化学组成未发生明显改变,EIS测试进一步证实,膜层具备更强的防腐性能,浸泡1 h和1 d后的总电阻R_t值分别由48.86 kΩ·cm²和39.39 kΩ·cm²增加到61.25 kΩ·cm²和56.54 kΩ·cm²,浸泡7 d后仍能较好地保持LDH结构的完整性。结论 本研究证实了通过GA预处理调控表面状态以制备高性能LDH膜层的有效性,为AA7075铝合金表面高性能LDH防护膜层的制备提供了新途径。
热喷涂与冷喷涂技术
• Select
  面向超音速火焰喷涂的高精度涂层厚度预测模型构建研究

  黄鸿涛, 余德平, 么一盟, 汤卿, 李玉玺, 苏军

  表面技术. 2026, 55(7): 252-263. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 超音速火焰喷涂（High-Velocity Oxygen-Fuel, HVOF）广泛用于复杂曲面构件涂层制备,但传统基于几何投影的厚度预测模型未充分考虑动态喷涂中距离与角度的耦合变化,导致精度不足。本文旨在建立融合喷涂距离与角度动态响应的多变量沉积模型,以提升复杂曲面上的涂层厚度预测精度。方法 通过设计喷涂距离与角度的梯度实验,系统获取涂层轮廓数据;基于此构建以双高斯分布为核心、能同时响应距离与角度变化的多变量参数化沉积模型。进一步以不同尺寸球阀为对象,在实际喷涂场景中对比传统投影模型与本模型的预测精度。结果 静态喷涂条件下,所建多变量模型对涂层厚度的拟合决定系数（R²）超过0.98。动态喷涂验证表明,该模型预测的平均相对误差低于15%,相较于传统模型误差降低约60%,显著提高了复杂曲面上的预测准确性。结论 通过融合多组沉积实验数据,所提出的多变量沉积模型实现了喷涂距离与角度的动态耦合建模,有效提升了超音速火焰喷涂在复杂曲面上的厚度预测精度。该模型不仅适用于球阀类构件,也可为航空发动机叶片、涡轮盘等复杂型面部件的喷涂厚度控制提供理论指导。
• Select
  EB-PVD制备LaZrCeO/YSZ热障涂层显微组织结构及火焰热冲击失效行为研究

  牟仁德, 申造宇, 刘冠熙

  表面技术. 2026, 55(7): 264-273. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2026.07.021

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  目的 研究LaZrCeO热障涂层体系的火焰热冲击性能及失效行为机制。方法 随着发动机推重比和热效率需求的不断提高,开发新型耐高温、低热导率、抗烧结热障涂层体系成为研究热点,通过Ce⁴⁺引入锆酸镧（La₂Zr₂O₇）体系可进一步调控热导率、相稳定性等性能,而锆酸镧体系涂层较低的热膨胀系数和断裂韧性使其难以作为单层陶瓷层沉积在金属底层表面,YSZ层可有效缓解层间热膨胀不匹配并减小层间应力。本工作综合上述优势,采用一步法连续电子束物理气相沉积技术在基体表面制备了LaZrCeO/YSZ双陶瓷层结构热障涂层,并对涂层的相结构组成、微观组织形貌进行了表征分析,对涂层的高温火焰热冲击性能进行了测试,并分析阐述了其失效行为模式。结果 LaZrCeO展现了烧绿石及萤石复相结构,并且在沉积过程中形成元素交替变化的微观层状结构,LaZrCeO/YSZ热导率大幅降低,双层结构缓解了LaZrCeO热膨胀系数低的问题,在1 300 ℃火焰热冲击下,LaZrCeO/YSZ双陶瓷层寿命达到2 685次,相较于LaZrCeO及YSZ单层结构热障涂层寿命提升10倍以上。结论 LaZrCeO/YSZ双陶瓷层热障涂层展现了优异的抗火焰热冲击性能,在火焰热冲击过程中形成了2种主要失效行为机制,一种是热生长氧化层不断增厚导致应力累积,裂纹在层内萌生并扩展;另一种是LaZrCeO陶瓷层元素层状分布的扩散行为导致烧结裂纹形成。