中国表面工程

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(英) 李小英，(英) 董汉山

中国表面工程. 2010, 23(6): 1-6.

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近期英国权威机构对英国表面工程的现状和发展作出了系统的评估报告。文中根据这些报告扼要介绍了英国表面工程的现状、面临的挑战及将来发展的机遇。15年来英国表面工程得到长足的发展，表面工程技术已应用于70 %以上的终端产品。表面工程所创造的市场价值增加了2倍多。但英国表面工程面临很多挑战，如传统制造业的萎缩和日益提高的环保标准以及可持续发展的要求。英国表面工程将在航天航空、医疗器械、新能源及其它高附加值市场得到进一步发展。

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圆柱螺旋弹簧的正断/切断型疲劳断裂模式与提高其疲劳断裂抗力的途径

王仁智1，姜传海2

中国表面工程. 2010, 23(6): 7-14.

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结合承受扭转切应力和轴向正应力圆柱体的受力分析，讨论了圆柱螺旋弹簧发生的正应力断裂，纵向以及横向切应力断裂等3种疲劳断裂模式。结果指出，喷丸引入的残余正应力（即应力强化机制）只影响正应力而不影响纵/横向切应力断裂模式的疲劳强度（寿命）。但喷丸引起表面形变层内的组织结构改性（即组织结构强化机制）却能提高所有3种断裂模式的疲劳断裂抗力。

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活塞环表面CrAlN涂层的微观组织与抗高温氧化性能

蔡志海，底月兰，张平

中国表面工程. 2010, 23(6): 15-19.

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采用多弧离子镀在65Mn钢基体上制备了不同Al含量的CrAlN复合涂层，采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、纳米硬度仪和高温氧化炉，系统分析了CrAlN复合涂层的成分、相结构、表面形貌、纳米硬度和抗高温氧化性能。研究结果表明：添加Al后，CrN涂层的择优取向由(111)转变为(200)，随着Al含量的增大，衍射峰向右偏移，晶格常数逐渐减小，涂层的表面粗糙度增大，纳米硬度值增加。与CrN涂层相比，CrAlN复合涂层具有较好的抗高温氧化性能，且随Al含量的增加，抗高温氧化性能增强，其原因是涂层表面形成了铬铝氧化物，减小了高温条件下氧向涂层内部的扩散能力。

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铟锡锌软金属修复润滑剂对钢的自修复及其摩擦学特性

莫云辉a，张黎明a，王帅宝a，陶德华a，韦习成b

中国表面工程. 2010, 23(6): 20-23.

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针对目前润滑自修复技术生成的修复层厚度较薄，难以修复较严重磨损表面的不足，研制了含铟、锡和锌三种软金属添加剂的新型磨损自修复润滑剂。在摩擦磨损试验机上，考察了使用该润滑剂的钢?钢面接触摩擦副的磨损自修复行为及其摩擦学性能。用X射线能谱 (EDS) 和扫描电镜 (SEM) 分析了修复表面的主要化学元素和自修复涂层的厚度。用淬冷试验测试了涂层与基体的结合强度。结果表明，研制的铟锡锌润滑脂能在钢表面摩擦形成约30 μm厚度的自修复涂层，涂层与基体结合性能良好，修复后的钢表面有良好的减摩抗磨性能。

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RE对热浸镀铝镀层组织及耐腐蚀性能的影响

孙伟，蔡启舟，罗强

中国表面工程. 2010, 23(6): 24-29.

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研究了混合稀土（RE）对45钢热浸镀铝镀层微观组织和耐蚀性能的影响。结果表明，45钢热浸镀铝镀层由外层的Al层和内层的过渡层组成，过渡层与基体呈锯齿状冶金结合。当RE加入量不超过0.5 %时，随RE加入量增加Al层厚度逐渐减小，当RE加入量超过0.5 %后Al层厚度又增加。过渡层厚度则先增加（0.0 %～0.1 % RE）后逐渐降低。RE能细化热浸镀铝层中FeAl3相。动电位极化曲线测试及耐蚀性试验表明，RE加入量0.5 %的热浸镀试样耐蚀性效果最好，耐盐水腐蚀失重试验中其耐蚀性约为45钢基底的4倍，热浸镀纯铝的2倍。

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磁控溅射CrNx薄膜的接触电阻及其耐腐蚀性能

谭俊a，邢汝鑫b，钱耀川b

中国表面工程. 2010, 23(6): 30-33.

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采用磁控溅射工艺，在304不锈钢表面沉积CrNx薄膜。采用扫描电子显微镜（SEM）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）观察薄膜形貌，采用能谱仪（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）分析薄膜的元素组成和化学价态；测试了其接触电阻及耐腐蚀性能。结果表明：薄膜以柱状晶方式生长，主要由Cr2N和Cr组成；在质子交换膜燃料电池电堆的组装力范围内接触电阻降低明显；在模拟电池环境腐蚀溶液中腐蚀电流降低明显，耐腐蚀性能显著增强。

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苯基三甲基氯化铵(TMPAC)–三氯化铝 (AlCl3)离子液体+苯的电镀铝研究

柳泉，刘奎仁，韩庆，涂赣峰

中国表面工程. 2010, 23(6): 34-39.

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研究了苯对摩尔比为1:2的TMPAC–AlCl3季铵盐室温离子液体电导率和极化行为的影响规律，并考察了电流密度和电镀温度对电镀铝层显微形貌的影响，采用SEM/EDX、XRD等手段对镀铝层进行表征。结果表明，在TMPAC–AlCl3下铝阳极易钝化。在TMPAC–AlCl3中加入苯，阴极和阳极电流密度大幅增加，阴极发生极化。在添加苯的TMPAC–AlCl3中，电镀铝工艺稳定性好，工艺范围宽。在较低和较高电流密度下可分别获得缎面柱状晶和镜面等轴晶镀铝层。在电沉积铝过程中苯起整平作用。

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激光熔覆WC颗粒增强Ni基合金涂层的组织与性能

戎磊a,b，黄坚a,b，李铸国a,b，李瑞峰a,b

中国表面工程. 2010, 23(6): 40-44.

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利用15 kW横流连续输出CO2激光器在CCS?B钢板上熔覆WC颗粒增强Ni基合金涂层，研究了不同WC颗粒含量下熔覆层组织形态和显微硬度的变化规律。结果表明，在激光熔覆Ni基合金与WC颗粒混合粉末的过程中，WC颗粒发生溶解并与周围元素相互作用形成低熔点共晶，析出后分别以树枝状、块状与粒状等形态存在；随着WC含量增加，熔覆层上部区域γ?Ni枝晶先粗化后变细，熔覆层下部区域枝晶组织持续增多且粗化。随WC含量增加，熔覆层平均硬度增加，WC质量分数为0 %时，熔覆层平均硬度约为基体的3倍，当WC质量分数增加到30 %时，熔覆层平均硬度可达到基体硬度的4倍。

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超高分子量聚乙烯表面沉积类金刚石膜的摩擦磨损性能

孙彦敏，王庆良，张磊，沈涵

中国表面工程. 2010, 23(6): 45-50.

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利用射频等离子体增强化学气相沉积（RF?PECVD）技术在超高分子量聚乙烯（UHMWPE）表面制备类金刚石（DLC）膜，用激光拉曼（Raman）光谱仪和扫描电子显微镜（SEM）分析了DLC膜的形貌及结构特征，纳米硬度法测定DLC膜的纳米硬度。并在UMT?Ⅱ型摩擦磨损试验机上评价了DLC膜在牛血清溶液润滑条件下的摩擦磨损性能。结果表明，UHMWPE表面制备的DLC膜具有典型类金刚石薄膜的Raman光谱特征，属含氢a?C : H膜。表面沉积DLC膜可有效提高UHMWPE的表面硬度，改善表面润湿性能。25 %牛血清润滑条件下，DLC膜UHMWPE的摩擦因素有所升高，但磨损率则有明显下降。UHMWPE磨损表面存在严重的犁削磨损和塑性变形，DLC膜磨损表面主要以剥层磨损为主。

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分散介质对热解碳表面电泳沉积羟基磷灰石涂层的影响

高林

中国表面工程. 2010, 23(6): 51-56.

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为寻找适合于热解碳表面电泳沉积羟基磷灰石涂层的分散介质，借助于SEM、XRD和自动生化分析仪研究了不同非水分散介质对电泳沉积涂层的影响。结果表明，分散介质的种类对电泳沉积层的强度及附着能力有很大的影响，采用乙二醇作为分散介质可以显著地提高电泳沉积层的强度和附着能力。分散介质的粘度影响电泳沉积速度，采用粘度较高的乙二醇作为分散介质时，提高温度可显著提高电泳沉积速度。羟基磷灰石在乙二醇中的溶解度显著高于在乙醇和正丁醇中的溶解度，羟基磷灰石在分散介质中的溶解度越高，越容易导致电泳沉积层中羟基磷灰石颗粒的团聚，当烧结温度高于1 000 ℃时，沉积层中颗粒的团聚对涂层烧结性能没有明显影响。电泳沉积分散介质不会影响羟基磷灰石粉末的晶体结构。

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喷雾干燥法制备纳米结构热喷涂喂料的非均匀结构形成机理

李长青，宋巍，王晓明，李永哲

中国表面工程. 2010, 23(6): 57-60.

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利用α–Al2O3和金红石相TiO2两种纳米粉末，采用喷雾干燥方法制备了纳米结构Al2O3–13 %TiO2喂料。随着浆料中固相物含量的减少，喂料的尺寸减小。中空的球形颗粒内部呈现非均匀结构，一侧变薄甚至出现空洞。喷雾造粒过程浆料液滴表面蒸发速度不同，导致固相物同时向表面和前部迁移，是形成这种特殊结构的主要原因。

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外场作用下NiTi合金表面HAP涂层制备工艺研究

王丽雪1，莫淑华1，刘海鸥2

中国表面工程. 2010, 23(6): 61-65.

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为改善NiTi形状记忆合金的耐蚀性和生物相容性，利用外加交变电场的作用在合金表面沉积羟基磷灰石(HAP)涂层。试验探讨了交变电场的电压、频率和作用时间对NiTi形状记忆合金表面沉积羟基磷灰石涂层的影响。结果表明：随着电场电压、电流频率和作用时间的增加，NiTi合金表面钙磷涂层的厚度逐渐增加，组织变得均匀致密，但若频率过大，时间过长则涂层反而被破坏，最佳电场作用参数为300 V、20 Hz、5 h。涂层呈疏松多孔的羽针状结构，经XRD检测其组织主要为羟基磷灰石；涂层厚度适中，与基体结合强度约为15 MPa，且在模拟体液中具有较好的生物稳定性。

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电火花自动强化过程中电弧飘移的研究

顾伟生，丁浩，狄平，朱世根

中国表面工程. 2010, 23(6): 66-69.

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电火花自动强化研究过程中，观察到了火花放电时电弧飘移的现象，运用焊接电弧的阴极斑点原理解释了此现象。并揭示电弧漂移现象与电极压力、线速度、电容量及电极尺寸等参数有关。通过研究可知，选择合适的工艺参数，可解决电弧飘移导致的强化层质量缺陷。

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ASPS技术制备微纳结构FeS固体润滑渗硫层的研究

乔玉林1，胡春华1,2，赵玉强1，孙磊1

中国表面工程. 2010, 23(6): 70-74.

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利用可移动活性屏低温离子渗流技术（简称ASPS技术），考察了工艺参数对渗硫层形貌、结构等的影响，制备了具有微纳结构的FeS固体润滑渗硫层。研究发现，渗硫温度比保温时间对FeS固体润滑渗硫层的形貌和组成结构影响更大。当渗硫温度230 ℃、保温2 h时，渗硫层以FeS为主，但含少量的FeS2，渗硫层中S/Fe原子摩尔百分比值接近1。渗硫层由微纳米量级的硫化物颗粒堆积而成，表层为富S层、次表层为FeS层，在渗硫层和基体之间存在厚度约400 nm的扩散层。

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机床再制造与综合提升内涵及技术框架

曹华军1，杜彦斌1，张明智2，陈时权2

中国表面工程. 2010, 23(6): 75-79.

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机床再制造是国家《循环经济促进法》及国务院多项文件中明确的重点领域。机床再制造属于典型的产品型再制造模式，是一种以废旧机床及零部件为坯料，以资源循环再利用为基础，通过对产品进行创新再设计、零部件再制造和整机系统集成，从而满足市场需求的机床制造新模式。阐述了机床再制造的定义、内涵及其与零部件再制造、机床维修改造等概念的区别和联系，并提出了机床再制造与综合提升的运作流程和技术框架；结合再制造实践，通过案例分析总结了机床再制造与综合提升的经济及社会效益。

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2010年, 第23卷, 第6期　刊出日期：2010-06-19
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