中国表面工程

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徐滨士1，谭俊1，陈建敏

中国表面工程. 2011, 24(2): 1-12.

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近年来，表面工程已由传统表面工程向复合表面工程、纳米表面工程及表面工程的自动化发展；表面工程应用从对应磨损与腐蚀向抵抗疲劳与蠕变拓展；表面工程新的增长点正在信息技术、生物技术、纳米科技等前沿领域中萌生；表面工程产业化在航空、航天、新能源、新材料、环保与资源循环中得到迅速发展。文中对近5年来我国表面工程发展现状和趋势进行了研究，以我国机械制造的工程需求为背景，突出表面工程技术的创新及应用，重点对面向绿色制造和节能减耗的表面工程、装备维修与再制造中的表面工程、极端环境下的表面工程、新能源中的表面工程、生物医学中的表面工程、轻合金构件的表面工程等方面的新进展、新成果、新观点、新方法和新技术进行了评述。

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激光熔覆Ni基涂层研究进展

陈建敏1，王凌倩1,2，周健松1，邓智昌3，宝民3

中国表面工程. 2011, 24(2): 13-21.

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综述了激光熔覆Ni基涂层在改善材料的耐磨，润滑，耐腐蚀性能等方面的研究进展，提出了专用粉末的研制，裂纹和气孔的控制是目前激光熔覆Ni基涂层面临的主要问题，并针对上述问题论述了相应的解决方法。

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铝合金表面电刷镀制备稀土铈转化膜及其耐蚀性

付大海1，韩忠智2，唐鋆磊2，唐聿明2，左禹2

中国表面工程. 2011, 24(2): 22-25.

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利用电刷镀技术在铝合金表面制备了稀土铈转化膜，得到的稀土膜层厚度均匀，呈层状结构，与基体结合良好，在NaCl溶液中具有良好的耐蚀性。研究了刷镀电压和铈盐浓度对膜层耐蚀性的影响，得到在7 V电压和20 g/L铈盐浓度下制备的膜层具有良好耐蚀性能，经过480 h盐雾试验后，其表面耐蚀性评价达到8级以上，镀膜试样与原始LY12铝合金试样相比，腐蚀电流密度降低一个数量级，低频阻抗值则增大约30倍。该铝合金表面稀土转化膜电刷沉积溶液中不含强氧化剂，因此溶液长时间稳定且便于循环利用，可以对铝合金表面进行现场大面积常温刷镀，提高耐蚀性。

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带支撑体的铝阳极氧化膜的柔韧性研究

何敬昌1，彭乔2，韩兵利3

中国表面工程. 2011, 24(2): 26-30.

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热处理是改变氧化膜的柔韧性的有效方法。探讨了热处理的时间、温度、电解液的成分等对膜柔韧性的影响，结果表明：电解液成分是影响氧化膜的柔韧性的主要因素。对于磷酸氧化膜，随着热处理温度的升高，保温时间延长，氧化膜的柔韧性升高后趋于平稳，温度过高时，氧化膜的表面会出现烧损现象。最佳的热处理条件是400 ℃，时间 10 min。热处理对硫酸和草酸介质中的氧化膜的柔韧性有不良影响，热处理后的磷酸多孔氧化膜的抗腐蚀性远强于未热处理的氧化膜的抗腐蚀性。

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一种热喷涂雷达吸波涂层制备技术

何箐1，王世兴1，吕玉芬1，汪瑞军1，王伟平1，张澎2，郭宇2

中国表面工程. 2011, 24(2): 31-36.

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采用耐温的磷酸盐玻璃和改性的β–SiC吸收剂的热喷涂材料体系，使用火焰喷涂工艺制备了热喷涂雷达吸波涂层，对粉末、涂层制备过程及性能进行了研究，结果表明：喷雾干燥造粒是制备热喷涂雷达吸波涂层粉末材料体系的合理方法，使用火焰喷涂制备的涂层，吸收剂含量为20 %时，涂层性能最佳，当涂层厚度为1 mm时，在1.2×1010～1.8×1010 Hz范围内，涂层反射率均低于?8 dB。

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纳米结构NiCrFeBSi喷涂涂层组织及磨损性能

马光1，孙冬柏2，樊自拴2

中国表面工程. 2011, 24(2): 37-40.

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利用AC–HAVF喷涂技术制备了纳米结构NiCrFeBSi涂层，对涂层微观结构及磨损性能进行研究。结果表明：涂层主要由γ–Ni固溶体以及FeNi3，Ni3B等化合物组成，涂层颗粒主要由80～100 nm的纳米粒子组成，部分粒子达到20～30 nm；涂层与基体结合很好，孔隙率低，约为3.25 %；涂层具有较好的耐磨性，磨损失重约为基体的1/2，较基体有一定程度的提高；涂层磨损以疲劳磨损为主。

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阴极电弧制备TiAlN薄膜工艺参数的正交分析研究

陈锋光，孙丽丽，成浩，柯培玲，汪爱英

中国表面工程. 2011, 24(2): 41-45.

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为深入理解不同工艺参数对阴极电弧制备TiAlN薄膜性质的影响重要性，文中设计了L9(34)正交试验表，研究了基体负偏压、N2流量、阴极弧流对TiAlN沉积速率、表面粗糙度的影响，给出了工艺参数优化组合。结果表明：负偏压对TiAlN薄膜的沉积速率影响最大，其次是N2流量、弧流；对表面粗糙度的影响次序则为N2流量、弧流、负偏压。薄膜沉积速率随N2流量的升高而增大，随负偏压增加先增加后降低，随弧流的增大变化不明显。薄膜表面粗糙度随N2流量的升高逐渐减小，随负偏压的增加而增加，随弧流的增大而增大。

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超音速火焰喷涂含氟化物的碳化铬/镍铬涂层结构及性能

张佳平1，王璐1，杨中元2，陶凯2，袁福河1，林锋2

中国表面工程. 2011, 24(2): 46-50.

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采用超高真空热丝化学气相沉积（HFCVD）系统，以甲烷和氢气为反应气体，在高速钢W18Cr4V基体上利用3种不同的过渡层（WC、Cr、WC/Cr）制备金刚石薄膜。采用场发射扫描电子显微镜(FE–SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微激光拉曼光谱仪（Raman）以及洛氏硬度计对过渡层和金刚石薄膜进行检测分析，研究了不同过渡层对金刚石薄膜形貌质量和附着性能的影响。结果表明，3种过渡层均可以有效减少钢基中Fe对金刚石薄膜的负面影响，提高金刚石的形核率；其中，采用WC/Cr过渡层时膜基间残余应力最小，仅为0.25 Gpa，附着性能最好。

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激光熔覆高温自润滑覆层的摩擦学特性

高永建1，张世堂1，邓智昌2，宝民2，周健松3

中国表面工程. 2011, 24(2): 51-56.

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采用激光熔覆技术制备了Ni3Al–BaF2/CaF2–Ag基高温自润滑耐磨覆层，考察了覆层在不同温度下的摩擦学性能及高温自润滑机理。结果表明，对复合粉末的预先机械合金化处理，改善了覆层组织的相容性及覆层的摩擦学性能。在室温至800 ℃的宽温域范围内，覆层的摩擦因数及磨损率分别在0.30～0.34及(2.6～8)×10-5 mm3/m?N之间波动，覆层表现出较平稳的摩擦磨损性能。在中低温度摩擦时, 磨损形式主要为微断裂及磨粒磨损；在600 ℃及以上温度摩擦时，磨损形式受润滑相的热软化与Ni3Al粘结相的摩擦氧化反应共同作用的控制。

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45钢激光合金化铬钼硼的显微组织及抗蚀性能

崔祥鹏a，刘其斌a,b

中国表面工程. 2011, 24(2): 57-60.

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为改善45钢制件表面耐腐蚀性，采用CO2激光在45钢表面合金化铬钼硼以获得高耐蚀性的合金复合涂层。采用X射线衍射仪、金相显微镜、SEM和多功能微机电化学分析仪对合金化层的显微组织及性能进行了研究。结果表明，合金元素与基材实现了良好的冶金结合。合金层组织主要是胞状晶，在晶粒和晶界上弥散分布着通过原位结合形成的高硬度碳化物。合金层的相成分为Fe–Cr、FeB2、CrB2、MoC、Fe3(C,Mo)及Fe3C等；在合金化层内部硬度最高为860 HV，比基材提高了将近3倍，合金化层在盐酸中的抗腐蚀性能也显著提高。

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钛合金表面激光熔覆修复技术

崔爱永1，胡芳友1，张忠文2，卢长亮1，易德先1，邹刚1

中国表面工程. 2011, 24(2): 61-64.

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为探讨压气机叶片损伤修复新工艺，采用CO2激光熔覆技术，在钛合金表面进行了激光熔覆Ti/Cr2O3复合涂层试验。通过分析各工艺参数对熔覆层质量的影响规律，优化参数组合。结果表明，激光功率为1.8 kW、扫描速度6 mm/s时，稀释率达到最小，为3.95 %，得到连续、均匀、无裂纹和气孔的高质量熔覆层，实现了良好的冶金结合。显微硬度明显提高，最高可达1050 HV，平均约为基材的3倍。

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离子注入碳对纯铁表面初始氧化行为的影响

王茜，蒙大桥，刘柯钊，肖红

中国表面工程. 2011, 24(2): 65-69.

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用俄歇电子能谱 (AES) 研究高真空室中纯铁和多能量叠加注碳纯铁表面与氧气吸附及初始氧化过程。纯铁表面的吸附及初始氧化的速率大于注碳纯铁表面的吸附及初始氧化的速率，离子注入碳使纯铁表面的抗氧化性能增强。

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FeCrNiCoCu(B)高熵合金涂层的制备与表征

郭伟a，梁秀兵a, b，陈永雄a，魏敏a

中国表面工程. 2011, 24(2): 70-73.

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用高速电弧喷涂方法在工业常用AZ91镁合金基体表面制备了FeCrNiCoCu和FeCrNiCoCuB两种高熵合金涂层，并用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段研究了涂层的微观形貌、成分和常规力学性能。结果表明，两种高熵合金涂层都形成了致密的层状结构，晶体结构均为简单的FCC结构，显微硬度分别达到了408 HV和346 HV，涂层与基体结合良好，两种涂层的结合强度分别为36.9 MPa和33.6 MPa。

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添加剂对PCB酸性铜镀层质量及镀液性能影响

肖发新a, b，曹岛a，孟志广a，毛建伟a，杨涤心a，申晓妮a

中国表面工程. 2011, 24(2): 74-79.

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采用霍尔槽法、电化学、SEM、XRD等方法研究了添加剂浓度对酸性铜镀层质量及镀液性能的影响。试验表明，随着添加剂BSP、PPNI、ABSS、PN加入量增大，镀层光亮区和镀液分散能力先增大后减小，其适宜的浓度分别为24 mg/L、20 mg/L、0.02 mL/L、20 mg/L。在适宜的工艺条件下施镀15 min所得镀层光亮平整，光亮区为0.6～9.8 cm，对应电流密度0～13.38 A/dm2。镀液分散能力可达到95.1 %，深镀能力L/φ至少可到5。在1～4 A/dm2下电流效率几乎为100 %。混合添加剂使铜阴极峰电位负移80 mV，峰电流由43 A/cm2降至37 A/cm2。SEM试验表明镀层光滑平整、结晶细小均匀，XRD表明镀层为面心立方Cu，且在 (111)晶面择优取向。该工艺具有电流密度及温度范围宽的特点，适合于PCB酸性镀铜生产。

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金属材料的超声冲击残余应力研究

汪勇1，魏敏1，宋占永1，张伟1，吕克茂2

中国表面工程. 2011, 24(2): 80-82.

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采用X射线衍射法测定经过超声冲击的金属材料残余应力，通过对衍射峰半高宽沿层深的分布进行分析，得到在一定的超声冲击工艺下，残余压应力层的深度可以达到近2 mm，而冲击引起的晶粒碎化层深度亦可达到1 mm。分析认为，适度的残余应压应力和半高宽增大有利于提高金属材料的疲劳强度。

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微晶和纳晶Co–Ni–Fe合金摩擦磨损特性的比较

林兰芳1，林绿波2，戴品强2,3

中国表面工程. 2011, 24(2): 83-87.

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用脉冲电沉积技术制备了表面平整光亮的纳晶Co–Ni–Fe合金镀层。将纳晶镀层退火获得微晶Co–Ni–Fe合金镀层。采用XRD、TEM、EDS等方法研究了微晶和纳晶镀层的微观组织结构和合金成分。在干滑动条件下测定了微晶和纳晶镀层的摩擦磨损性能，并研究了磨痕的组织结构和硬度变化。结果表明：微晶和纳晶镀层均为单相面心立方结构。微晶和纳晶镀层磨损过程的塑性变形机制存在明显差异。摩擦磨损使纳晶发生晶粒长大，而对其硬度影响不大；摩擦磨损使微晶镀层表面发生纳米化，且存在明显的加工硬化现象。纳晶镀层的耐磨性能优于微晶镀层，但两者的主要磨损机制均为粘着磨损。

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纳米Al2O3在聚酰亚胺胶粘剂高温固化过程中的偏析现象

孙磊，张世堂，臧艳

中国表面工程. 2011, 24(2): 88-91.

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纳米Al2O3对聚酰亚胺粘接材料的性能具有显著的提升，当纳米Al2O3添加质量分数为8 %～12 %时，粘接材料的剪切强度由22 MPa提高到35 MPa，粘接面积超过60 %。分析发现，Al元素在粘接材料与被粘物界面出现了明显的富集现象，表明纳米Al2O3在复合粘接材料高温固化过程中产生界面偏析现象，这对提高接头的强度十分有利。

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铁路货车轮辐板孔裂纹激光再制造

陈常义，陈江

中国表面工程. 2011, 24(2): 92-96.

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铁路货车轮在辐板孔处产生疲劳裂纹，影响安全运行。文中利用激光熔覆技术，采用镍基合金在车轮辐板辗钢CL60试样表面进行激光再制造试验研究，评价激光再制造试件的组织和性能。结果表明，熔覆层无裂纹、夹杂和气孔等缺陷，与基体形成了良好冶金结合，熔覆层组织是铸态的奥氏体组织，主要由弥散的共晶和亚共晶组成。激光再制造试件力学性能优于车轮基体材料，延伸率提高90 %，冲击韧性提高2～3倍，熔覆层的显微硬度提高近50 %，疲劳强度提高2.2倍。该工艺用于生产实践，经十万公里试运行考核验证，激光再制造后的车轮满足铁路货运的要求。

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《轻合金的表面工程》著作简介

(英) Andrew Bloyce1 著，(英) 李小英2，董阳春2 译

中国表面工程. 2011, 24(2): 97-101.

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文中介绍了新书《轻合金的表面工程：铝合金、镁合金和钛合金》的基本内容、重要性以及适宜读者。该书讨论了轻合金的表面失效，介绍了轻合金的各种先进的表面工程技术，并列举了经这些技术处理后的轻合金在运动器材、生物医学及航空工业方面的应用。该书还探讨了激光对轻合金进行表面改性的作用和未来趋势。

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2011年, 第24卷, 第2期　刊出日期：2011-02-19

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