中国表面工程

2021年, 第34卷, 第5期　刊出日期：2021-05-19

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高分子材料表面工程专栏

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等离子体纳米织构化聚合物表面的液滴蒸发机制∗

李昱鹏，郭振，刘霞，霍磊，雷明凯

中国表面工程. 2021, 34(5): 1-8.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210429001

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超疏水性表面的微纳结构改变极大影响了液体蒸发行为,在超疏水性材料工程应用方面具有重要研究价值。采用氧等离子体处理(OPT)和八氟环丁烷等离子体聚合沉积(FPD)的两步等离子体纳米织构化法在聚丙烯表面制备纳米线和纳米锥结构,研究具有不同纳米织构聚丙烯超疏水性表面的去离子水滴在 30 ℃和 60 ℃温度下的蒸发行为,并对其蒸发机制进行讨论和分析。结果表明:液滴在超疏水性表面总蒸发时间随 FPD 时间的增加变短。液滴蒸发初期,液滴在聚丙烯表面处于 Cassie 态,此时主要传热方式为聚丙烯表面通过气体与液滴间接传热,液滴均匀蒸发,蒸发模式为恒定接触角(CCA)模式;随蒸发时间增加,液滴在表面的浸润状态依次转变为 Marmur 态和 Wenzel 态,主要传热方式变为聚丙烯表面与液滴直接传热,液滴蒸发加快,蒸发模式转变为混合(Mixed)模式。聚丙烯表面纳米织构的尺寸增大和团簇增加导致液滴与超疏水性表面之间的气相占比减少,造成聚丙烯表面与液滴直接传热加强,促进了液滴从 CCA 到 Mixed 的蒸发模式转变。
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超疏水性聚合物表面宏观结构对液滴撞击行为影响∗

李晓宇，李昱鹏，霍磊，雷明凯

中国表面工程. 2021, 34(5): 9-16.
https://doi.org/10.11933/j.issn.10079289.20210429003

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超疏水性表面的液滴撞击是普遍存在的现象,研究具有不同尺寸和形状宏观结构的超疏水性表面对液滴撞击行为和接触时间的影响,对于其潜在应用具有重要的理论指导作用。采用等离子体纳米织构化方法在平整与具有矩形、半圆形和三角形宏观结构的聚乙烯表面上制备超疏水性纳米线结构,通过高速摄像机观察超疏水性聚乙烯表面的液滴撞击行为,分析撞击液滴的形状演变和接触时间变化。研究表明:超疏水性聚乙烯表面的矩形、半圆形和三角形宏观结构可显著改变液滴的撞击行为,液滴铺展后回缩过程的缩减加速了超疏水性表面液滴的弹离,有效降低了超疏水性表面的固液接触时间。超疏水性聚乙烯表面的矩形、半圆形和三角形宏观结构尺寸小于液滴直径时,均可造成高速撞击液滴分裂,液滴的分裂回弹导致固液接触时间进一步降低,接触时间最低可达到约 4. 8 ms。疏水性表面的宏观结构有利于固液接触时间降低,具有宏观结构的疏水表面展现出抗水滴高速撞击的去润湿性能。
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石墨烯量子点/纳米Al₂O₃协同生长润滑转移膜机制∗

王壮，张建军，梁森，郭峰，郑少梅，车清论

中国表面工程. 2021, 34(5): 17-24.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210419001

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为改善环氧树脂(EP)的摩擦学性能,将氮掺杂的石墨烯量子点(N-GQDs)和 Al2O3 纳米颗粒(Nano-Al₂O₃ )杂化物添加到环氧树脂中制备 EP 纳米复合材料。利用 MRH-1A 摩擦试验机考察纳米复合材料在 PAO 油润滑条件下的摩擦磨损性能, 结合磨损表面的形貌及摩擦化学分析,研究界面转移膜的形成机理和润滑效应。试验结果表明,3N-GQDs-1Nano-Al₂O₃ / EP 纳米复合材料获得了最好的摩擦学性能,其最低摩擦因数和磨损率分别为 0. 08 和 7. 4×10^-5 mm³ / Nm。同时对偶金属表面上能够观察到一层均匀的转移膜,其中 C、N、O 元素主要分布于沟壑,而 N、Al 元素则集中于高台区域。机理分析表明,N-GQDs 和 Nano-Al₂O₃ 有效促进了转移膜的生成,从而避免了摩擦界面的直接接触。
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石墨烯纳米片对多孔PI复合材料含油性能及摩擦学性能的影响∗

李建勇，李锦棒，周宁宁，于爱兵，卿涛，张激杨

中国表面工程. 2021, 34(5): 25-33.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210419002

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多孔聚酰亚胺(PI)应用广泛,但其摩擦磨损特性有待进一步提升。采用石墨烯纳米片(GNS)为改性剂,制备多孔 PI 复合材料,系统研究 GNS 填充剂对多孔 PI 材料的冲击性能、含油性能和摩擦学性能的影响,探究 GNS、PI 和润滑油三者的协调润滑机制。结果表明:添加一定量的 GNS 可以提高多孔 PI 材料的含油率和含油保持率。加入 GNS 填料后,复合材料的孔径和孔隙率均有所增大,使复合材料对油液的吸附力更强,提高了其贮油能力。复合材料的冲击强度随着 GNS 含量的变化为先升高后降低,少量的 GNS 分散在基体中,可以起到增韧的结果,而大量的 GNS 削弱了 PI 颗粒之间的结合性,且容易团聚导致界面结合性变差。添加 0. 5% GNS 时,多孔 PI 复合材料表现出最佳的摩擦学性能,相比纯 PI,摩擦因数降低了 37. 2%,磨痕宽度减小了 26. 5%。适量的 GNS 可以进一步提高材料的含油性能和摩擦性能。
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具有多层结构的可拉伸可折叠自修复有机硅导电弹性体∗

单玉兴，杨镜鑫，王进，符亚军，胡程耀，闫辉，黄亚文

中国表面工程. 2021, 34(5): 34-41.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210416001

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自修复导电弹性体在可穿戴设备领域有着巨大的应用潜力,但其导电性能和稳定性难以兼顾。在自修复弹性体基材表面依次构建粗糙微米结构和金属导电层,构建形成新型导电弹性体(Ag / SiO₂ / B-BZn-PDMS)。制备获得基于硼酸酯/ 配位双交联的新型自修复有机硅弹性体(B-BZn-PDMS),其抗拉强度为 0. 52±0. 05 MPa,断裂伸长率 98±5%,6 h 室温修复率可达 98. 1%。研究结果表明:双层导电层具有良好的导电性能(电阻 4 Ω),经过 11 次拉伸循环,导电性能仍然保持。此外,Ag / SiO₂/ B-BZn-PDMS 导电性能可在室温 20 min 自修复,电阻修复率可达 93%以上。提出利用自修复弹性体以及粗糙结构构建柔性耐用导电弹性体的思路,为低成本高性能导电涂层开发提供了新的途径。
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不同荷电类型表面活性剂对WC-10Ni粉体表面化学镀镍包覆影响和机制∗

姜淑文，闫佳伟，刘敬肖，史非

中国表面工程. 2021, 34(5): 42-52.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210417001

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采用金属层包覆硬质合金喷涂粉体是抑制热喷涂粉体中碳化物硬质相脱碳、提高沉积粒子浸润性、减少涂层孔隙缺陷的一种有效手段,然而如何获得连续致密且厚度可控的金属包覆层仍缺乏系统研究。对比研究阳离子型十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和溴代十六烷基吡啶(HPB)、非离子型 Triton X-100 以及阴离子型十二烷基磺酸钠( SDS)等三种荷电类型表面活性剂对 WC-10Ni 粉体表面化学镀镍包覆层形成的影响作用。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和能谱仪(EDS)对镀镍前后 WC-10Ni 粉体的表面形貌和元素分布进行表征,基于 EDS 元素分布图像的统计方法定量评价粉体表面镍包覆层的完整性和均匀性;分析三类表面活性剂对 WC-10Ni 粉体表面化学镀镍的固-液界面吸附行为、粉体表面电荷状态及其对 Ni2+还原过程的影响。研究结果表明,适当浓度的阴离子型表面活性剂 SDS 或非离子型表面活性剂 Triton X-100 改善了 WC-10Ni 粉体表面镀层的完整性和均匀性,而阳离子型 CTAB 和 HPB 则阻碍 Ni2+ 的迁移、吸附和金属 Ni 的形核和生长,不利于 WC- 10Ni 粉体表面 Ni 层的均匀沉积。在较低的沉积温度下,Ni 层的沉积速度与沉积均匀性之间达到平衡,进一步促进了 WC- 10Ni 粉体表面完整均匀 Ni 层的形成。

综述论文

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磁控溅射制备高熵合金薄膜研究进展∗

罗朋，王晓波，巩春志，田修波

中国表面工程. 2021, 34(5): 53-66.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210526001

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作为新兴合金材料,多主元高熵合金打破了传统合金中主要组成元素为一种或两种的合金设计理念,由至少五种主要元素构成,从而获得的高熵效应使其在性能上往往比传统合金具有更大的优势,如高硬度、高强度、抗高温氧化、耐腐蚀等。近年来,高熵合金薄膜的性能及制备技术同样备受学术界和工业界的关注。磁控溅射薄膜制备技术具有成膜温度低、膜层致密、结合力好等优点,已逐渐应用于高熵合金薄膜的制备及性能研究,具有非常大的工程应用前景。介绍直流、射频、离子束及脉冲磁控溅射的特点及其在高熵合金薄膜中的应用,重点分析不同磁控溅射技术下制备的高熵合金薄膜的相结构特点和规律,并系统地阐述薄膜优异的各种性能,最后展望磁控溅射技术制备高熵合金薄膜发展的方向。
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仿生无动力液体输送机理及结构研究进展∗

张莉彦，莫振宇，李相男，李好义，王静东，潘玉龙，杨卫民

中国表面工程. 2021, 34(5): 67-75.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210329001

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液体输送在化工过程中起着至关重要的作用,目前的液体输送是主动的,需要消耗大量的能量,而自然界中部分生物可以实现无动力的液体输送。在能源匮乏的今天,模仿这些生物体无动力液体输送原理、结构,制得具有同样或超越其性能的仿生液体输送系统成为近年来的研究热点。通过列举自然界的特殊生物实例,分析这些生物所特有的结构、液体输送现象, 阐述无动力液体输送机理。在此基础上对比分析相应的仿生液体输送系统的结构、制备材料、方法、特点等,指出随着各种新材料加工技术的出现,无动力液体输送系统从模仿单一的生物结构,向基于无动力液体输送原理设计新型结构的方向发展。最后提出该领域研究存在的挑战和未来研究方向,以促进该领域进一步的研究及工程应用。
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合金组元与含量对激光熔覆高熵合金涂层的影响研究综述∗

张志彬，张舒研，陈永雄，高洋洋，梁秀兵

中国表面工程. 2021, 34(5): 76-91.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210512001

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高熵合金被视为是近年来合金化理论的一次创新,打破了传统合金以一种或两种金属元素为主元的设计理念,将合金设计体系扩展到以五种及以上元素为主元的领域,由于能够组成高熵合金的元素种类繁多且含量可调,所以具有巨大的开发潜力。激光熔覆技术作为一种先进的新型材料表面改性技术与装备维修技术,与高熵合金结合,可为该合金材料的应用开辟出新的空间。通过对现有研究梳理,归纳总结激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能、硬度与摩擦磨损性能以及抗高温氧化性能的性能强化机理;概括分析常见高熵合金的组成元素及其含量变化,对激光熔覆技术制备合金涂层组织结构和性能的影响,为高熵合金涂层组元的选取提供借鉴参考。最后指出激光熔覆高熵合金涂层在当前研究中的不足与仍需深入研究的问题,展望了高熵合金的应用前景与未来的研究方向。系统梳理 Al、Ti、Nb、Mo、Ni、Si、B、C 等合金化元素对激光熔覆技术制备高熵合金涂层组织结构和性能的影响规律和作用效果,为激光熔覆高熵合金涂层的合金分成设计提供理论指导。
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热喷涂制备非晶态合金耐蚀涂层及其在电力设施防护中的应用研究进展

黄松强，何学敏，周经中，孙阔腾，全晓方，蔡玮辰，郑奇凯，刘奕，周平，吴双杰

中国表面工程. 2021, 34(5): 92-104.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210531002

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非晶态合金涂层材料因其组织结构均一、耐蚀性优异的特性,在电力材料防护领域有着重要应用价值,热喷涂制备的非晶态合金涂层是电力设施防护方法的重要发展方向。对相关研究进行了综述。首先介绍几种重要的非晶态合金材料体系, 引用近年来国内外基于热喷涂等技术的非晶态合金涂层材料的制备方法。然后分析涂层防腐蚀、防冲蚀效果与机理,重点介绍应用上较重要的铁基、镍基、铝基防腐蚀非晶材料体系的研究进展。最后,对热喷涂法制备铁基、镍基非晶态涂层材料在电力设施防腐蚀方面的应用及未来发展进行展望。
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Al基准晶薄膜/涂层研究进展∗

钟嘉彬，陈永君，滕琳琳，邵宪吉，韩冰，燕峰

中国表面工程. 2021, 34(5): 105-116.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210530002

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准晶材料固有脆性限制其作为结构性材料的应用,广泛用于表面薄膜/ 涂层,而得到高纯度准晶相与控制准晶相变仍是应用难点。围绕 Al 基准晶在表面薄膜/ 涂层应用方面,介绍真空蒸镀、溅射镀膜、热喷涂、激光熔覆等常用制备工艺,总结各工艺的特点。分析准晶薄膜/ 涂层的成分、冷却速度、热处理对准晶相变的影响,合理的制备工艺和适当的后续热处理对薄膜/ 涂层中形成高纯度准晶有显著提升。讨论相变对薄膜/ 涂层的力学性能、疏水性、摩擦性、耐腐蚀性和抗氧化性的影响,分析准晶薄膜/ 涂层在减磨耐磨涂层、热障涂层、太阳能选择性吸收薄膜等领域的应用前景。综述了近 30 年准晶薄膜/ 涂层的制备技术及改性研究的重要结果和研究现状,提出了准晶薄膜/ 涂层应用方面存在的问题并进行了展望。
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激光制备自润滑复合涂层及摩擦学性能研究进展∗

朱正兴，候早，刘秀波，刘一帆，张林，孟元，刘怀菲

中国表面工程. 2021, 34(5): 117-130.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210710001

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运动部件在润滑油脂失效或无润滑介质时磨损加剧,通过激光技术在部件表面制备自润滑复合涂层是一种有效的解决途径。介绍了通过激光技术制备自润滑复合涂层的质量评价指标,对自润滑复合涂层基体材料进行了详细的分类,从金属基、陶瓷基、高分子自润滑三种基体复合涂层进行系统分析,根据前人的理论研究和实践应用指出自润滑复合涂层目前存在的问题。自润滑复合涂层对基材耐磨减摩性能的提升是明显的,不同涂层材料体系间的研究方式和进展存在差异,总结了该领域的研究进展,对未来激光制备自润滑复合涂层的研究方向进行了展望。
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多孔储液材料的仿生制备及其摩擦学性能研究进展∗

秦红玲，舒现维，徐行，张立保，李响

中国表面工程. 2021, 34(5): 131-145.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210713001

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多孔储液材料因其优异的自润滑性能备受关注,特别是其孔隙结构参数与性能间对应关系的研究一直是学术界和工业界亟待解决的问题。针对该类多孔储液材料,从来源、制备方法以及摩擦学特性等方面对其发展脉络及面临的问题进行梳理和分析,认为在仿生关节软骨制备适合工业应用的摩擦副方面,如何提取关键仿生特征参数是关键。目前在进行服役可靠性、工况适应性分析时,多用孔隙率来表征多孔结构特征,在明晰孔隙形态参数(孔径,分布,贯通型等)与力学-物理性能、润滑状态之间的映射关系方面存在明显的不足,导致从优化孔隙形态参数入手实现多孔储液材料力学-物理性能与摩擦学性能的统一方面仍具挑战性。 3D 打印技术的快速发展有望解决当前多孔材料成形过程中孔隙形态参数不可精确控制的问题,并为其自润滑理论的发展提供有效试验手段。

研究论文

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基于低频交变磁场的陶瓷管内表面磁力研磨加工∗

刘文浩，陈燕，张东阳

中国表面工程. 2021, 34(5): 146-154.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210425004

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为解决陶瓷管内表面质量问题,提高磨料利用率,寻求低频交变磁场下磁力研磨加工的最佳工艺参数,利用 Maxwell 软件对加工区域进行磁场仿真,采用 Box-Behnken 进行响应面试验设计并优化工艺参数,用 ANOVA 验证表面粗糙度预测模型的合理性。结果表明:低频交变磁场加工区域中磁场强度可达 650. 04 kA/ m,磁感应强度可达 0. 82 T,表面粗糙度预测模型调整后的拟合优度 R²_adj为 91. 65%,经过响应面优化后得到的最佳工艺参数为工件转速 977. 78 r/ min,铁磁粒子粒径 210. 61 μm,金刚石粒子粒径 3. 35 μm,电流频率 3. 01 Hz,使用调整后的工艺参数加工氧化铝陶瓷管件内表面 120 min 后,表面粗糙度 Ra 由 2. 25 μm 降至 0. 34 μm,使用低频交变磁场进行磁力研磨可以有效提高陶瓷管内表面质量。

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仿松针黄铜锥体表面自驱定向雾收集性能∗

弯艳玲，张彩云，崔普，于化东

中国表面工程. 2021, 34(5): 155-160.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210518001

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从自然界获取灵感,模仿生物体表结构制备人工集水装置对缓解水资源短缺具有重要意义,具有广阔的应用前景。松针表面上具有自主从雾中收集液滴的特性,受此启发通过模仿松针表面的微/ 纳米结构,制备一种可以实现雾气定向收集且制备方法简单的功能表面。在经过微精细加工的黄铜锥体的表面上,利用纳秒激光器加工出放射状微米级沟槽和纳米级熔融结构,在锥体表面上实现微-纳米结构的复合。通过改变激光加工的功率,实现对雾气捕获效率的调控。结果表明,加工出的仿松针黄铜锥体表面上拉普拉斯压力呈主导作用,使得在圆锥尖端的液滴可以发生定向迁移。这种仿松针黄铜锥体结构可以在不使用任何表面化学修饰情况下,实现简易制备、无须借助外力的液滴定向收集,在雾水收集等方向具有良好的应用前景。

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NbMoWTa/Ag自润滑纳米多层膜的力学性能及摩擦学行为∗

罗大微，周青，叶雯婷，韩伟超，王海丰

中国表面工程. 2021, 34(5): 161-168.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210520002

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为提高高熵合金薄膜 NbMoWTa 的耐磨减摩性能,采用磁控溅射技术在 Si 基体上制备具有不同调制波长的 NbMoWTa / Ag 纳米多层膜,利用 XRD、SEM 和 TEM 等对纳米多层膜进行表征,分析其硬度和摩擦学性能。结果表明不同调制周期结构的纳米多层膜结晶性良好。多层膜硬度随着单层膜厚度 (100~ 5 nm)的降低而增加(5. 62 ~ 8. 39 GPa),在单层膜厚度减小到 20 nm 时,其塑性变形机制由位错在界面处的堆积机制转变为位错穿越界面运动机制;在尺寸小于 10 nm 时,多层膜的硬度接近于高熵合金 NbMoWTa 单质膜 (10. 93 GPa),这可能由随着单层厚度的降低引起 NbMoWTa 膜与 Ag 膜之间界面由半共格向共格转变所引起。同时,通过摩擦磨损试验获得纯 NbMoWTa 薄膜的摩擦因数为 0. 49,磨损率为 1. 75×10^-5 mm³N^-1m^-1 ;单层膜厚度为 5 nm 的多层膜的摩擦因数为 0. 23,磨损率为 2. 19×10^-5 mm³N^-1m^-1 。在 NbMoWTa 中添加 50%的 Ag 制备而成的纳米多层膜有共格强化效应,保证了其高硬度高强度的同时,由多层设计实现了耐磨和自润滑的协同控制。

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激光作用时间变化下毛化织构表面成形机理与演变规律∗

解玄，尹必峰，陈诗越，华希俊，朱东坡，湛智超，李健华，许晟

中国表面工程. 2021, 34(5): 169-180.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210521003

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激光毛化织构广泛应用于摩擦副表面以提高其接触强度和改变摩擦性能,然而现有研究存在激光成形机理复杂、形貌可控性差等问题。通过对所建立的二维模型进行研究,考虑反冲压力、热毛细力、表面张力对激光熔池流动的影响,分析毛化过程形貌演变规律和激光作用机理。结果表明,当激光加热时间充足时,凹坑织构中心出现凸起,且随着脉宽的增加而增大。中心凸起的形成归因于热毛细力,且受表面张力的影响无法形成过高的凸起。此外,熔池加热阶段形貌主要受反冲压力影响,熔池冷却初期阶段形貌主要受表面张力的主导作用,冷却后期阶段形貌主要受热毛细力的主导作用。在考虑反冲压力、热毛细力、表面张力对激光熔池流动等影响的基础上,建立了激光毛化织构二维数值模拟模型,为未来工程应用提供了理论依据。

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微纳分级结构超疏水金属表面的电沉积构筑及性能∗

于会珠，崔偎偎，白子龙，徐银杏，李瑞乾

中国表面工程. 2021, 34(5): 181-187.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210606001

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表面粗糙度和表面自由能是影响材料超疏水特性的两个主要因素。为了获得同时具有微纳分级结构和低表面能的超疏水金属镀层,在低共熔溶剂中采用先构筑微米尺度结构,再构筑低表面能纳米尺度结构的两步电沉积策略。利用 SEM、EDS 和 FTIR 观察不同沉积时间(t = 0、0. 5、1 和 2 min)下沉积样品(分别命名为 Zn、Zn / Zn myristate-0. 5、Zn / Zn myristate-1 和 Zn / Zn myristate-2)的表面形貌和成分。利用接触角测量仪和电化学工作站分析样品的超疏水性、耐腐蚀性、自清洁性及化学稳定性。结果表明,Zn / Zn myristate 镀层表面呈现由微米尺度的纯锌多面体和纳米尺度的十四酸锌薄片构筑而成的微纳分级结构;随着沉积时间增加,十四酸锌纳米薄片逐渐长大、交联并形成网状结构。得益于其特殊的表面微纳结构和表面组成,Zn / Zn myristate-2 镀层表现出优异的超疏水(CA = 156. 7±1. 5°、SA = 2. 5±0. 3°)、耐腐蚀和自清洁特性。稳定性测试表明,Zn / Zn myristate-2 镀层在空气(12 周)和 3. 5 wt. %的 NaCl 溶液(6 d)中表现出优异的超疏水稳定性。

技术基础

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航空发动机压气机叶片表面积垢行为∗

于海峰，陈卫，程礼，张文俊

中国表面工程. 2021, 34(5): 188-197.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210428002

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清除叶片积垢能够有效恢复压气机衰退的性能,不同的清洗剂对不同性质的积垢清洗效果不同,目前发动机在翼清洗是针对压气机前几级叶片积垢配制的清洗剂,对高压最后几级叶片积垢鲜有研究。通过在返厂发动机压气机不同级的转子叶片上获取积垢样品,采用 SEM、EDS、XRD 等多重表征技术,研究叶片积垢的形成机理和性质。结果表明,低压压气机叶片积垢主要是空气中含有的颗粒物与发动机产生的油气物质的混合物;高压第 1 级叶片积垢来源与低压相同,但在较高的温度作用下,部分有机物结焦积碳;高压最后 3 级高温合金叶片积垢主要来源于合金的高温氧化行为,主要是在合金抗氧化薄膜外层形成的以 Fe₂O₃ 为主要成分的氧化物。研究了航空发动机典型压气机叶片积垢形成机理和性质,对于选择合适的清洗剂和清洗方法具有指导意义。

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在甘油润滑下TiAlN涂层的超低摩擦和磨损特性∗

付小静，李瑞川，高建国，孙会来，万勇

中国表面工程. 2021, 34(5): 198-205.
https://doi.org/10.11933/j.issn.1007-9289.20210612001

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TiAlN 涂层具有优异的力学性能,在刀具领域具有广泛的应用背景,然而优化制备参数以获得性能更为优异的 TiAlN 涂层仍需要做进一步的研究,同时与 TiAlN 涂层相适应的绿色润滑剂也是当前亟待解决的问题之一。基于磁控溅射技术,研究 Al 靶溅射电流对 TiAlN 涂层结构和力学性能的影响,考察甘油润滑下 TiAlN 涂层的摩擦学性能,并利用 X 射线光电子能谱探究甘油的润滑机理。结果表明:当溅射电流为 3 A 时得到的 TiAlN-3A 涂层具有最致密的晶状结构及最优的力学性能。在甘油润滑下,TiAlN-3A 涂层的摩擦因数仅为 0. 007,其磨损率为 2. 62×10^-6 mm3N^-1m^-1 。 XPS 分析表明,甘油在钢球与 TiAlN 涂层相对滑动过程中发生摩擦降解反应,在表面上生成新的产物 FeOOH。 FeOOH 的亲水性使得在接触区域表面吸附甘油分子及甘油降解产物形成流体润滑层,可提供优异的减摩和耐磨性能。

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2021年, 第34卷, 第5期　刊出日期：2021-05-19

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2021年, 第34卷, 第5期 刊出日期：2021-05-19

2021年, 第34卷, 第5期　刊出日期：2021-05-19