中国表面工程

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涂铭旌1, 欧忠文2

中国表面工程. 2012, 25(5): 1-5.

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在总结表面工程特点、价值、功能和发展前景的基础上，着重从适应科学技术发展需求；支撑再制造产业发展；融合多学科成果；以及发展“设计化、智能化、自动化、绿色化、多动能化”等角度论述了表面工程的发展趋势。从分析我国表面工程发展现状入手，提出了通过加强行业宣传，完善系统理论，增强表面工程技术服务能力，增强行业凝聚力、影响力和自我约束能力，加紧编制行业相关标准、规范/规程，以及做好表面工程技术职业技术人才的培养等促推我国表面工程发展的6条措施。

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离子束表面工程技术的进展*

谭俊, 杜军

中国表面工程. 2012, 25(5): 6-14.

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综述了离子束表面工程技术近期研究进展，重点讨论了等离子体浸没离子注入(PIII)、强流脉冲离子束技术(HIPIB)、等离子体喷涂物理气相沉积(PSPVD)、电子回旋共振(ECR)等离子体和磁过滤阴极真空弧沉积等表面工程技术；介绍了离子束表面工程在替代传统电镀技术、航空航天材料表面改性、太阳能利用中材料的表面改性、生物医学材料的表面改性等领域的应用。指出了离子束表面工程技术的未来研究方向，即深入研究离子束与材料表面的作用机理，开发高性能结构涂层和功能涂层，发展新的离子束复合表面技术。

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高功率脉冲磁控溅射沉积原理与工艺研究进展*

吴志立, 朱小鹏, 雷明凯

中国表面工程. 2012, 25(5): 15-20.

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高功率脉冲磁控溅射技术是一种峰值功率超过平均功率2个量级、溅射靶材原子高度离化的脉冲溅射技术，作为一种新的离子化物理气相沉积技术，已成为国际研究的热点，有关高功率脉冲放电、等离子体特性、薄膜及其工艺等方面的研究进展十分迅速。文中从高功率脉冲磁控溅射的原理出发，介绍10多年来高功率脉冲电源的发展，从高功率脉冲放电等离子体特性与放电物理、等离子体模型，以及沉积速率和薄膜特性等方面综述技术的研究进展。

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钢质潜水器表面防护的研究和发展现状*

童辉1,2, 魏世丞2, 陈永雄2, 刘玉欣2, 刘毅2, 徐滨士2

中国表面工程. 2012, 25(5): 21-25.

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钢质潜水器的表面腐蚀问题是制约其安全服役的一个重要瓶颈。介绍了钢质潜水器材料及表面防护技术研究的国内外现状，着重从基体材料的选择、阴极保护和涂层保护三个方面进行了具体阐述，并提出潜水器材料表面防护的研发与改进方法。文中还针对提高潜水器防腐、抗疲劳性能的阴极保护法和涂层防护的技术进展，以及钢质潜水器表面防护的未来发展，提出了包括建立潜水器材料及其涂层与不同海洋腐蚀区域之间跨尺度损伤的映射关系、研发集防腐—抗疲劳于一体的复合防护涂层体系等建议。

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双阴极等离子溅射沉积TiC薄膜对金刚石工具性能的影响*

罗雯1, 揭晓华1, 蒙云开2, 徐江3, 陶洪亮2, 魏菊2

中国表面工程. 2012, 25(5): 26-30.

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采用双阴极等离子溅射沉积方法对金刚石颗粒表面进行镀TiC处理。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行形貌和物相分析。使用金刚石单颗粒静压强度测定仪和人造金刚石冲击强度测定仪检测金刚石的静压强度和冲击韧性。以相同型号和粒度的普通金刚石颗粒为对比样品，讨论了镀TiC处理对金刚石工具的影响。结果表明，金刚石表面形成了一层均匀且致密的TiC薄膜，该薄膜以柱状方式沿垂直于金刚石表面方向生长。在镀层的保护下，金刚石的单颗粒强度和冲击韧性得到了提高。由于镀层改善了金刚石对胎料的润湿性，金刚石工具的冲击强度和抗弯强度也得到了提高。

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超音速等离子喷涂NiCrCr₃C₂/Mo复合涂层的高温摩擦磨损性能*

郭永明1, 李绪强2, 王海军1, 刘明1

中国表面工程. 2012, 25(5): 31-36.

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采用超音速等离子喷涂制备了NiCrCr3C2/Mo复合涂层，借助扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等手段，研究了涂层的微观组织、显微硬度及涂层在25、300、500、750 ℃下的摩擦磨损性能。结果表明：制备的NiCrCr3C2/Mo复合涂层Mo相分布均匀，组织致密、硬度高；温度对涂层的摩擦因数影响显著，随温度的升高，摩擦因数呈先下降后上升再下降的趋势，750 ℃时因摩擦界面生成MoO3减摩相使摩擦因数最低；NiCrCr3C2/Mo复合涂层在高温下以氧化疲劳剥落为主要失效机制，涂层表面复合氧化膜的形成特点将直接影响涂层的摩擦磨损性能，MoO3的形成是显著提高涂层减摩效果的主要因素。

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WC-Ni增强Fe基梯度涂层的制备及组织性能*

袁有录1,2, 李铸国2

中国表面工程. 2012, 25(5): 37-44.

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利用等离子熔覆同轴双筒送粉工艺，在Q235基板上制备了多层WCNi成分渐变的梯度涂层，结果表明：涂层中WC颗粒大部分被溶解，在随后的快速冷却中，有两类碳化物组织析出，组织特征与WCNi的含量有关。当WCNi含量小于20%时，析出粗大树枝晶基体混合片层状共晶碳化物组织；当WCNi含量大于30%时，析出块状初生碳化物组织。未完全溶解的WC颗粒呈圆角形，并与基体之间形成合金过渡层。梯度涂层中各层间形成了冶金过渡，其主要物相有γFe、WC、Fe3C、Fe3W3C、Cr7C3。涂层的硬度明显高于基体，但受WC的溶解及析出碳化物的大小及分布不均影响，梯度涂层的硬度分布波动起伏较大。

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TC4钛合金铜镀层的性能*

沈志超, 谢发勤, 吴向清, 姚小飞

中国表面工程. 2012, 25(5): 45-49.

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传统的氰化物镀铜工艺会对环境造成极大的危害，钛合金无氰镀铜技术具有较高的研究价值。采用无氰化物硫酸盐镀铜技术在TC4钛合金表面制备铜镀层，利用扫描电子显微镜和能谱仪对其镀层形貌、成分、结合力、磨损形貌进行分析，并利用电化学方法和摩擦磨损试验研究其抗蚀性与耐磨性。结果表明：无氰化物镀铜技术在TC4钛合金表面电镀铜可获得表面均匀致密，结合力良好的镀层；TC4钛合金表面电镀铜后，摩擦因数由0.520降至0.381，可见钛合金表面铜镀层通过减摩作用能有效的改善和提高其耐摩擦磨损性能。TC4钛合金镀铜和未镀铜表面均存在钝化区，两者维钝电流密度分别为1×102A/cm2和4×105A/cm2，均有较好的抗腐蚀性能，TC4钛合金镀铜后的表面抗腐蚀性能较基体有所降低。

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热处理对空心玻璃微珠表面镀镍层及其吸波性能的影响*

王思捷, 张伟, 赵阳, 张纾

中国表面工程. 2012, 25(5): 50-55.

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空心玻璃微珠表面镀覆金属合金层（如铁、镍、钴）能大大改善其电磁损耗性能。采用钯活化和化学镀镍工艺制备了空心玻璃微珠表面镀镍层，并对其进行了450 ℃热处理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及其附带能谱仪(EDS)对镀镍和热处理过程中的空心玻璃微珠镀层结构、表面形貌和成分进行分析，采用矢量网络分析仪对镀镍及热处理空心玻璃微珠的吸波性能进行研究。结果表明：采用化学镀技术在空心玻璃微珠表面包覆了一层均匀致密的镍镀层，镍含量高于95.48％，其晶体结构为面心立方，镀层结合力良好；经450 ℃热处理后，镀层粗糙度变大，增强了NiP镀层的晶化，并使晶粒长大，降低镀镍空心玻璃微珠的反射率，在15 GHz处，450 ℃热处理的镀镍微珠反射率最低为3.8 dB，与热处理前相比，反射率降低差值为1.1 dB。

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表面渗层和CrNiMo涂层材料的露点腐蚀*

梁志远1，赵钦新1，张智超1，吴克锋2，姜薇薇1

中国表面工程. 2012, 25(5): 56-61.

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基于我国电站锅炉排烟温度普遍偏高、烟气深度冷却利用过程中存在露点腐蚀的现状，文中以耐露点腐蚀材料316L钢作为对比材料，选取普通碳钢进行表面热喷涂和表面渗镍处理后在1000MW机组的锅炉上进行实炉露点腐蚀试验。结果表明:材料的腐蚀层厚度随壁面温度升高而减小；在40～60 ℃的金属壁面温度范围内，碳钢表面CrNiMo涂层和渗镍层因表面缺陷导致涂层严重腐蚀；在70～90 ℃的金属壁面温度范围内，腐蚀层厚度随温度变化趋于平稳，表面渗层材料具有和316L钢相当的耐露点腐蚀能力，碳钢表面喷涂CrNiMo耐腐蚀性能更为优越，3种材料均能满足火电厂烟气深度冷却利用的露点腐蚀性环境。

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PDMS-b-PS防污涂层的表面结构及性能*

张旭茗, 李莉, 金国, 张玉

中国表面工程. 2012, 25(5): 62-66.

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利用大分子引发聚合法制备出了PDMS摩尔含量分别为32.1%，40.7%和49.5%的PDMSbPS共聚物，利用旋转涂膜法制备了共聚物薄膜。研究了不同PDMS含量下，3种PDMSbPS共聚物膜的表面形貌以及蛋白吸附性能。结果表明，所制备的3种PDMSbPS共聚物膜都呈现出良好的表面微相分离结构，并且对牛血清白蛋白(BSA)的吸附量均很小，其中PDMS含量为40.7%的PDMSbPS共聚物膜表面结构的粗糙度最大，对牛血清白蛋白的吸附量最小，为13.2 μg/cm2。

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45钢在超细SiC颗粒作用下的正向冲蚀行为*

吉小超, 张伟, 于鹤龙, 魏敏, 汪勇, 郭永明

中国表面工程. 2012, 25(5): 67-72.

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选用超细SiC颗粒作为磨料，研究了韧性材料45钢在正向冲击条件下的冲蚀行为并与7075T6铝合金对比。使用高强度磁铁捕获了45钢冲蚀磨屑，利用扫描电子显微镜（SEM）对冲蚀磨损后试样表面以及磨屑形貌进行观测；采用质量分析法，分析45钢在不同冲蚀条件下的失重情况与材料去除率；利用X射线应力测定仪，分析45钢在不同冲蚀条件下的表层及深度方向的残余压应力分布情况。结果表明，正向冲击条件下，韧性材料表面主要发生塑性变形，偏向堆积脊部还存在片层剥落的材料去除形式，超细磨料产生的材料去除率相对较小，材料去除率随磨料量的增加呈先增加后减小的趋势；表层应力随磨料量呈先增加后降低的趋势，微磨料冲蚀残余压应力的影响深度约为10 μm。

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超级13Cr钢在不同温度NaCl溶液中的膜层电特性与腐蚀行为*

姚小飞，谢发勤，吴向清，王毅飞

中国表面工程. 2012, 25(5): 73-78.

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采用全浸泡腐蚀实验方法和扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、失重法、极化曲线、交流阻抗等分析手段，对超级13Cr油管钢在不同温度NaCl溶液中的腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物及其膜层的电性能进行了分析，研究了溶液温度对其膜层电性能和腐蚀行为的影响。结果显示：超级13Cr油管钢在温度低于80 ℃的NaCl溶液中具有较好的耐腐蚀性，其表面膜层具有钝化特性，温度对其腐蚀有一定程度的影响，随溶液温度的升高，钝化膜层对基体的保护作用降低，其抗腐蚀性能降低，发生腐蚀的倾向性增大，当溶液温度高于60 ℃时尤为显著。超级13Cr在不同温度NaCl溶液中由点蚀引发了局部腐蚀，进而导致了全面腐蚀的发生，其腐蚀产物均由Fe和Cr的氧化物组成，且表面的腐蚀产物疏松不致密。

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不同阳极氧化时间下常规和超细晶TiNi合金的生物活性*

许晓静, 朱利华, 张体峰, 凌智勇, 盛新兰, 刘敏, 牛小丫

中国表面工程. 2012, 25(5): 79-84.

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研究了不同阳极氧化处理时间下常规TiNi和超细晶TiNi合金表面形貌及其浸泡在体外模拟体液（SBF）下21天后的生物活性。结果表明：与常规TiNi合金相比，超细晶TiNi合金含有数量略多的微米尺度沟壑，生物活性亦较高。氧化时间从3 min增加到9 min时，合金的氧化程度增加，常规TiNi合金的生物活性（模拟体液中CaP层的生长速率）显著增加，而超细晶TiNi合金的生物活性仅轻微增加；Ca/P比都出现明显下降，常规TiNi合金的Ca/P比从1.68降低到1.44，超细晶TiNi合金从1.62下降到1.43。这表明TiNi合金组织超细化增加了其生物活性，适当延长氧化时间有助于进一步提高合金的生物活性。

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喷丸强化后30CrMnSiNi2A钢表面完整性对其抗疲劳性能的影响*

李占明, 朱有利, 黄元林, 刘开亮, 谢俊峰

中国表面工程. 2012, 25(5): 85-89.

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采用气动式喷丸机对铣削加工和磨削加工的30CrMnSiNi2A钢疲劳试样进行喷丸强化处理，利用扫描电镜、表面粗糙度仪和X射线应力测试仪分别对试样的表面形貌、粗糙度和残余应力进行测试，并对不同表面状态的试样进行疲劳试验，分析表面完整性对其疲劳寿命的影响。结果表明：该钢铣削加工时易在表面留下撕裂、鳞刺和折皱等加工缺陷，导致严重的应力集中，试样疲劳寿命较低；喷丸强化处理能有效降低铣削加工试样的表面粗糙度，增加残余压应力水平，从而提高了其疲劳寿命。磨削试样喷丸处理后试样表面残余应力增大，但表面质量大幅下降，疲劳寿命略有降低。

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调质态40Cr钢旋转弯曲疲劳寿命与显微组织的关系*

吴益文1，汪宏斌2，华沂1，王迎春1,2，徐凌云1，吉静1，任晨1,2

中国表面工程. 2012, 25(5): 90-95.

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文中对调质态的40Cr钢进行了旋转弯曲疲劳试验，采用透射电镜对经过不同的旋转弯曲疲劳试验阶段的试样进行微观分析，并测定了不同疲劳阶段试样内部的位错密度。结果表明：开始时位错从晶界萌生，向晶内扩展，形成亚晶粒组织。随着旋转弯曲疲劳循环次数增加，位错密度逐渐增加，晶内碳化物也发生明显变形以至破裂。建立位错密度与旋转弯曲疲劳之间的数学方程式，旋转弯曲疲劳所引起的位错密度增殖与疲劳循环次数呈线性正比关系，函数公式为ρ=2.0108×108 N1.914×108，R2=0.98193。研究结果可供无损检测法制订再制造毛坯剩余寿命判据参考。

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等离子球化制备球形CaF₂/BaF₂共晶粉末*

陈杰1,2，安宇龙1，赵晓琴1，杨杰1,2 ，周惠娣1，陈建敏1

中国表面工程. 2012, 25(5): 96-99.

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探究了使用大气等离子喷涂设备制备适合热喷涂使用的球形CaF2/BaF2共晶粉末的可能性。68% BaF2、32%CaF2粉末（质量分数）经过1 100 ℃真空烧结后，形成致密的块状氟化物共晶。机械破碎后的氟化物共晶经过等离子焰流重熔后得到了球形的氟化物共晶。使用F141流动性和松装密度测定仪测量球化前后粉末的流动性和松装密度。采用扫描电子显微镜，XRD表征球化前后粉末的形貌和物相组成。结果表明：球化后的粉末呈现较好的球形，球化后粉末的流动性和松装密度较球化前也有较大的改善：球化后共晶粉末的流动时间为55.20 s/50 g，松装密度为1.89 g/cm3；另外，球化后共晶粉末还表现出良好的高温润滑性能：含有10% CaF2/BaF2共晶（质量分数）的镍基涂层在600 ℃和800 ℃的平均摩擦因数都小于0.3。

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自蔓延高温合成制备Ni₃Si基复合涂层及其性能*

牛牧野1,2，毕秦岭1，朱圣宇1，杨军1，刘维民1

中国表面工程. 2012, 25(5): 100-104.

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采用自蔓延高温合成法制备了Ni3SiCr7C3和Ni17.5Si29.3Cr两种Ni3Si基复合涂层，研究了两种涂层材料的相组成和微观结构。结果表明，两种涂层材料的基体相均为高温相β3Ni3Si；同时由于后者具有更高的绝热温度，其晶粒尺寸显著小于前者，从而使Ni17.5Si29.3Cr合金涂层具有更高的显微硬度。摩擦学研究表明，两者在干摩擦和水润滑条件下的磨损机理相似，但是在硫酸溶液条件下由于发生了不同的摩擦化学反应，因此其磨损机理不同，后者具有更好的抗磨损性能。

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热喷涂铝青铜涂层的制备与微动磨损行为*

杨杰1,2, 安宇龙1, 侯国梁1,2, 陈杰1,2, 刘宁1,2, 周惠娣1, 陈建敏1

中国表面工程. 2012, 25(5): 105-109.

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采用大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂在不锈钢表面制备铝青铜涂层，并考察涂层的显微组织、相组成以及微动磨损行为。结果表明，在微动初期涂层接触区内发生轻微损伤，表现为犁沟和粘着；随微动循环次数的增加，层状剥离和氧化成为涂层接触区内的主要损伤形式。超音速火焰喷涂涂层具有更高的致密度和硬度，提高了涂层抗粘着及犁削的性能，故在试验初期表现出较小的摩擦因数和磨损体积；但在微动损伤机制随循环次数增大转变为层状剥离和氧化后，大气等离子喷涂涂层具有更小的摩擦因数和磨损体积。这可能是由于大气等离子喷涂涂层具有更高含量的α相，提高了涂层的韧性抑制了脆性断裂。此外，磨痕内形成的致密氧化层和由应变强化得到的致密化组织减缓了涂层的进一步磨损和氧化。

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2012年, 第25卷, 第5期　刊出日期：2012-05-19

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