2026年, 第39卷, 第4期　刊出日期：2026-08-23

  

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综述
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  人工智能在腐蚀中的应用：从机器学习到大模型

  班宇, 郭鑫, 王金科, 陈质彬, 范依然, 刘桐, 马菱薇, 张达威

  中国表面工程. 2026, 39(4): 1-21.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026336

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  人工智能作为一种新兴的技术,在腐蚀科学领域的应用越来越关键。系统阐述了人工智能技术在材料腐蚀学科的应用进展与发展趋势。首先,从实验方法和计算方法系统梳理了材料腐蚀研究方法,包括电化学表征、显微表征和模拟计算。随着实验数据的增长与高性能计算能力的提升,探讨了机器学习在腐蚀科学研究中的应用范式,重点分析了人工神经网络、深度学习、支持向量机、随机森林、混合机器学习等模型的特征及其适用性。在此基础上聚焦大模型这一前沿技术方向,从大语言模型、视觉大模型和多模态大模型三个技术维度,全面介绍了其在腐蚀研究领域的创新性应用。最后,针对现有技术与发展需求,前瞻性地提出了大模型驱动腐蚀科学研究的重点发展方向与潜在突破路径。
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  树脂基自润滑材料研究进展

  张仲攀, 樊小强, 朱旻昊

  中国表面工程. 2026, 39(4): 22-39.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026338

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  机械运动系统的摩擦耗能、磨损和腐蚀失效是影响装备高功效输出和长寿命安全服役的关键因素,先进的表界面防护技术是解决高能耗、高磨损和防腐蚀的关键技术之一。其中,树脂基自润滑材料凭借其耐腐蚀和优异的自润滑性能,在机械制造、轨道交通、航空航天、汽车工业等领域展现了重要应用价值。系统综述了通过引入固体增强填料（二维材料、纳米颗粒、纤维材料、固液相变材料）或液体增强填料（润滑油、润滑脂、微容器储油）实现树脂基自润滑材料摩擦学性能优化的研究进展和前沿策略。着眼于三个主线：① 梳理总结各种树脂基润滑形式、理念及其摩擦学机理;② 如何提升树脂基体与增强填料/增强相的界面亲和性;③ 如何实现力学承载及润滑效率的协同增强。最后,指出当前树脂基自润滑材料在面向实际工况应用中仍需解决的问题,并展望了未来树脂基自润滑材料的发展方向,包括智能响应设计、严苛工况适应性设计、多尺度模拟以及超分子油凝胶增强形式,这些将为高性能树脂基自润滑材料在更苛刻的服役环境中提供研究和应用的可能,从而推动其在极端条件下的高功效服役。
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  固液协同超滑中固体界面结构构筑与润滑机制究进展

  陈金言, 王如, 孙瀚, 李津津

  中国表面工程. 2026, 39(4): 40-56.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026337

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  针对传统固体超滑与液体超滑体系在工程应用中存在的环境依赖性强与承载能力不足等关键瓶颈,系统综述了固液协同超滑中固体界面结构构筑与润滑机制的最新研究进展。通过对比分析固体超滑与液体超滑在接触压力、环境适应性及稳定性等方面的差异,明确了发展固液协同超滑体系的必要性。在此基础上,重点归纳了固液协同超滑的界面作用机制,包括摩擦化学反应诱导的原位成膜机制、界面吸附与水合层构筑行为以及低剪切结构的协同演化过程。进一步从固体界面调控角度,系统总结了二维层状材料、量子点材料及功能涂层在润滑过程中的结构效应与化学效应,阐明了表面官能团、界面能及材料结构对超滑性能的影响规律。同时,分析了高载荷、高温等极端工况下超滑失效的主要机制,包括润滑膜破裂、界面氧化及摩擦热积累等问题,并提出了相应的强化策略。最后,指出未来固液协同超滑研究应重点关注高承载稳定超滑体系构建、界面反应机理的多尺度表征以及面向复杂工况的工程评价体系建立。研究结果可为固液协同超滑体系的机理研究与工程应用提供理论参考。
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  陶瓷基复合材料用环境障涂层结构与材料研究进展

  赵俊坤, 梁帅帅, 祁斌, 王长亮, 杜修忻, 陈皓生

  中国表面工程. 2026, 39(4): 57-74.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026188

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  随着航空发动机技术的持续发展,陶瓷基复合材料（CMC）在高温环境中的应用需求不断增加。然而,其在高温水氧环境中的腐蚀问题严重影响长期服役性能。作为关键保护技术,环境障涂层（EBC）在材料体系、结构设计及性能优化方面取得了重要进展。回顾EBC的发展历程发现其从单层结构逐步演变为多层复合体系,不同材料体系（如莫来石、BSAS、稀土硅酸盐等）的优化策略在高温腐蚀环境下展现出不同的适用性。研究表明,多层EBC体系在抗水氧腐蚀、热膨胀匹配和高温稳定性方面具有显著优势,特别是稀土硅酸盐材料凭借优异的高温性能,在未来EBC优化设计中展现出广阔的应用前景。此外,高熵稀土硅酸盐的潜在应用价值受到关注,而新型粘结层材料（如Si-HfO₂和Si-Yb-Gd复合粘结层）的开发有助于提升EBC的服役温度及抗氧化性能。系统梳理EBC材料与结构的最新研究进展,总结当前挑战与发展方向,可为航空发动机热端部件的材料设计和工程应用提供参考。
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  NiAl和MCrAlY热障涂层粘结层的成分设计与制备技术研究进展

  刘嘉航, 吕哲, 徐振, 王一雍, 李艳, 周艳文

  中国表面工程. 2026, 39(4): 75-99.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026128

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  随着航空发动机和重型燃气轮机的热效率需求不断提升,涡轮进口温度也不断增加,这给作为高温热端部件重要防护技术的热障涂层带来了新挑战。在热障涂层中,金属粘连层的性能直接影响其使用性能和循环寿命,开展不同掺杂成分和制备技术对粘连层性能影响机制研究至关重要。介绍高固溶度元素掺杂、活性元素掺杂、多元素掺杂、合金元素掺杂、氧化物强化以及高熵成分设计等几种典型的NiAl和MCrAlY粘结层的成分设计方法,并总结归纳上述不同成分设计方法对粘结层性能的优化机理以及目前尚待改进之处。介绍几种不同的粘连层制备技术的研究进展,并从制备原理、粘结层微观结构、使用性能等方面进行归纳总结。针对NiAl和MCrAlY热障涂层粘结层的成分设计与制备技术的未来发展趋势进行展望,为未来开发出抗氧化性能好、力学性能优异的热障涂层提供了理论借鉴。
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  料浆法制备陶瓷涂层研究进展

  冀彦哲, 曹毓鹏, 王全胜, 李志强

  中国表面工程. 2026, 39(4): 100-114.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026189

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  陶瓷涂层因其优异的耐高温、抗氧化、抗腐蚀等特性,在能源电力、航空航天、汽车工业及医疗器械等领域具有广泛的应用前景。料浆法因其低成本和工艺灵活性,在陶瓷涂层制备中备受关注,但系统性研究较少,尚缺乏全面的综述与总结。料浆法是将涂层材料与粘接剂等物质,经过充分均匀混合制成料浆,涂覆于基体表面。本文综述了近年来料浆法在陶瓷涂层制备领域的研究进展,详细阐述料浆法的工作原理及其工艺特点,重点探讨骨料固含量、粘接剂种类、粘接剂含量、涂覆方式,以及热处理工艺等因素对涂层结构和性能的影响。研究发现,优化料浆配方与工艺参数可显著提升涂层的致密性、结合强度及功能性。综述相关研究现状指出现有研究的不足及未来研究的展开方向,可为该技术的进一步发展和应用提供有益的参考。
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  表面织构的形状优化

  张琛璞, 杨惠雅, 吕田, 黄巍, 戴庆文, 王静秋, 王晓雷

  中国表面工程. 2026, 39(4): 115-132.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026121

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  作为一种提升表面摩擦学性能的重要手段,表面织构技术在最近30年得到了长足的发展。形状是表面织构的重要标识,从被动地使用加工痕迹,到主动地设计控制其形状,对表面织构工作机制理解的不断深化以及先进微细加工技术的进步,为表面织构形状的优化提供了持续动力。从三个视角简要回溯表面织构形状研究的发展历史。视角一从最初采用的规则几何形状,到复合的形状组合以及仿生类形状,再到如今不受初始形状限制,采用自由边界的不规则形状,回顾表面织构形状的进化历程;视角二从最基本的流体动压效应,到考虑润滑剂供给、应力与变形、温度与黏度变化等多因素方法,汇总表面织构形状的优化原理;视角三从最初采用的试错法,到序列规划算法、遗传算法等数值优化方法,再到如今发展迅猛的人工智能,梳理分析表面织构的优化算法。最后探讨表面织构形状优化的未来发展方向和趋势。
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  核电装备水下焊接修复技术研究现状

  朱加雷, 祁式孔, 曾才有, 李守根, 张洪涛, 李哲辉, 王程远, 刘蓬勃

  中国表面工程. 2026, 39(4): 133-149.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026327

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  核电装备高质量修复延寿是保障核电站安全运行的关键。随着全球核电装机容量持续增长且近50%核反应堆机组已运行超过30年,关键装备因辐照脆化、应力腐蚀开裂导致的性能退化问题日益突出。传统修复需排空反应堆冷却剂并实施远距离机械封装,存在辐射暴露高风险及停机经济损失大等瓶颈。而水下焊接修复技术可实现缺陷区域的微区冶金结合与密封强化,能够有效降低停机损失和排水修复的辐射风险,已成为核电装备运维关键手段之一。目前,水下焊接修复技术在核反应堆压力容器、乏燃料水池等关键设备的在役维护中展现出独特优势。介绍水下焊接修复技术的分类,并对在核电领域具有较好应用前景的水下焊接技术的原理和国内外研究现状进行综述,以期为推动核电先进修复技术发展提供理论借鉴和启发。
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  刀具-工件界面润滑剂浸润动力学机制与赋能技术研究进展

  吴利斌, 张彦彬, 张汝康, 崔歆, 屈硕硕, 杨玉莹, 殷庆安, 张文强, 周志刚, 别清峰, 殷显鑫, 李长河

  中国表面工程. 2026, 39(4): 150-180.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026158

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  在金属切削过程中,刀具-工件界面的摩擦学条件和减摩抗磨性能是影响刀具寿命和加工质量的重要因素,而润滑剂的浸润行为和增效技术是提高刀具-工件界面减磨的关键。然而,润滑剂在复杂界面浸润行为的不确定性,为超精密加工、精密加工性能提升带来了挑战。基于此,考虑了切削过程中的润滑方式,详细阐述了可持续切削条件下的润滑剂浸润机制。首先,利用文献计量学手段分析出目前润滑剂浸润研究热点和发展趋势。其次,结合研究热点,分析了可持续切削条件下润滑剂切削界面多相流浸润机理与毛细管浸润模型,揭示了刀具介观几何和涂层对润滑剂浸润的影响机制。最后,总结了多能场赋能下的浸润动力学提升机理,阐明了超声、磁场、静电场对润滑剂的微界面牵引机制。研究结论将有助于学者了解当前润滑剂浸润的研究进展,为改善润滑剂浸润性能提供理论指导。
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  农机具触土部件表面处理技术研究进展

  李明曦, 李明, 黄海波, 罗江河, 谢晓明, 王志文, 刘秀波

  中国表面工程. 2026, 39(4): 181-198.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026152

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  农机具是国家粮食安全战略的重要支撑,以犁铧、旋耕刀、圆盘耙为代表的触土部件在作业过程中会易发生磨损、腐蚀甚至断裂等失效,对农机具推广及发展构成严重威胁。通过表面处理技术强化触土部件的硬度、耐磨性、韧性等重要性能指标,不仅能提高触土部件的使用寿命,还能有效降低由部件部分剥落、断裂等失效导致环境污染问题的概率,对实现农业高效率生产、资源化利用,推动农业机械化发展具有重要意义,但针对该领域技术研究进展的系统论述有限。围绕触土部件在工作中的失效形式,重点综述了表面堆焊涂覆、热喷涂、表面热处理在触土部件表面改性领域的应用研究情况,阐述了表面处理技术的保护机理,并对比讨论了各处理工艺在不同触土部件上应用的优缺点。梳理并总结目前研究工作尚存的问题,以期为未来的研究工作或实际应用提供有益参考。
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  流固界面润湿性对原油管输流动减阻的研究进展

  王帅, 牛蓓媛, 武文霞, 尹然, 辛宝燕, 白建岗, 肖坤, 徐力

  中国表面工程. 2026, 39(4): 199-215.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026190

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  随着非常规易凝高黏原油开采规模持续扩大,其管输过程因强黏附、高阻力导致的低效问题愈发凸显,而流固界面润湿性作为破解该难题的核心机制,尚未形成系统性理论总结以指导工程实践。通过阐述地层岩石润湿性研究动态,指出其对管道输送过程中的流固界面行为具有重要的借鉴意义,重点分析管壁流固界面与流体润湿性研究方法及进展。主要聚焦于界面改性及其对流动行为的影响,从固体、流体和外在环境三方面系统深入地剖析影响流固界面润湿性的关键因素,润湿性调控通过调节流体的内部流动特性和表面滑移行为,显著影响着流体的流动性能。探究表面改性技术和表面活性剂的作用,通过减少黏附阻力提升流体流动性,通过调节润湿性降低流动阻力,减少能量损失,提升管输效率。分析表明流固界面润湿性在原油管输流动减阻中有着重要而广泛的应用前景。构建固体表面特性、流体组成、环境参数多维度耦合的润湿性调控理论框架,揭示界面改性与表面活性剂对润湿性反转及管输阻力降低的协同机制,提出多因素关联的定量减阻方法,阐述复杂工况下润湿性调控机制与工程应用的系统性。
技术基础
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  铜基Ti/Nb层状结构高速激光熔覆制备及均匀电弧烧蚀行为

  关慰勉, 刘艳梅, 梁新增, 赵梁, 关峰, 贾大炜, 刘嘉斌

  中国表面工程. 2026, 39(4): 216-226.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026191

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  激光熔覆是实现阴极表面强化的有效手段,但目前铜基抗烧蚀覆层制备工艺尚不明确。为提升电弧等离子体设备运行稳定性和电极服役寿命,使用逐层激光熔覆技术对铜基Ti/Nb层状结构激光熔覆工艺及电极烧蚀机理进行探究。研究结果表明：基于阴极结构设计得到Ti/Nb作为铜表面强化层,在激光功率3.6 kW,扫描速率0.09 m/s时,制得与基体铜界面冶金结合的铌覆层;在激光功率2.0 kW,扫描速率0.025 m/s时,制得组织结构致密钛覆层。Ti/Nb层状结构整体厚度达到1 800 μm,其中钛覆层厚900 μm。对Ti/Nb覆层的成分、微观组织和物相结构进行表征,双层覆层内均无金属间化合物,表层Ti含量高达94.9 at.%,揭示Nb中间层的阻挡作用和性能过渡作用。进一步地,对铜基Ti/Nb层状阴极的空气电弧放电和烧蚀性能进行研究,层状结构燃弧区域形成亮度均一的集中放电区,表面无离散阴极斑点,阴极放电均匀性优异。烧损表面覆盖难熔氧化钛层,后者于放电初始即原位形成于阴极表面,放电20 s以上时,氧化钛层厚度稳定于30~40 μm。双层结构电弧烧蚀速率仅为1.54 μg/C,相比纯铜降低30.6%。Ti/Nb层状结构较强的放电均匀性及抗电弧烧蚀性,与表面原位生成的难熔氧化钛层密不可分,铜基Ti/Nb覆层阴极有望作为新型金属阴极推广应用。使用激光熔覆制得铜基Ti/Nb层状结构,可将阴极表层抗烧蚀需求与基体传导需求解耦,延长阴极服役寿命。
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  南极大气暴露腐蚀对激光熔覆涂层腐蚀磨损性能的影响

  陈浩, 崔中雨, 崔洪芝

  中国表面工程. 2026, 39(4): 227-237.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026098

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  随着极地资源的开发、极地航运的发展,极地装备材料及极端环境损伤防护技术得到广泛的关注。针对海工钢的腐蚀防护和不锈钢的低温应用考核需要,采用激光熔覆技术,在FH690钢表面分别制备奥氏体（Austenite）不锈钢316L和双相不锈钢2205涂层,在南极中山站大气环境下进行为期一年的暴露试验。发现不锈钢涂层能降低海工钢基体的腐蚀速率,分析样品的组织结构、显微硬度、摩擦磨损行为、电化学腐蚀行为及其在极地低温环境下的稳定性。结果表明：316L涂层发生少量点蚀,2205涂层发生轻微选择性腐蚀,两种涂层的显微硬度和耐磨性能仍能保持暴露前的水平,耐蚀性略有降低,激光熔覆不锈钢涂层在南极大气暴露环境中能够保持物相结构和性能的稳定性,对低温钢基体起到良好的保护作用。研究结果为极地装备材料环境适应性评价及腐蚀防护涂层技术提供了支持。
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  超声功率对激光熔覆细晶组织分布及析出相形态的影响

  姚喆赫, 林晨杞, 祝毅, 陈健, 迟一鸣, 杨华勇, 姚建华

  中国表面工程. 2026, 39(4): 238-248.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026329

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  面向航空航天、核电工程等领域高端装备关键部件的高性能激光制造需求,针对激光熔覆过程中易形成粗大柱状晶和脆性析出相而导致服役性能下降的问题,采用超声振动辅助激光熔覆的方法,基于声空化和声流等非线性效应的耦合作用,实现晶粒组织细化并抑制脆性析出相形成。通过超声辅助激光熔覆技术在不锈钢316L基板上沉积成形Inconel 718熔覆层,研究超声功率对细晶组织分布及析出相形态的影响,分析不同超声功率时的枝晶生长、晶粒形貌特征及晶粒分布的变化规律,阐述超声振动对元素偏析及析出相形态的影响。结果表明：熔覆层顶部更易形成等轴晶,且等轴晶区域随超声功率的增加而逐渐扩大;超声功率与熔覆层晶粒细化和等轴化效果基本呈现正相关,熔覆层晶粒尺寸由无超声时的243 μm减小至超声功率4 kW时的36 μm,降低了85.2%,等轴晶占比由无超声时的31.7%增加至73.7%;同时在超声振动破碎粗大枝晶及搅拌熔池的综合作用下,析出相含量减少,形态由连续的链状和网状逐渐转变成弥散的颗粒状和丝状;在细晶强化及抑制脆性析出相的作用下,熔覆层平均显微硬度由无超声时的187.1 HV_0.3提升至超声功率4 kW时的235.0 HV_0.3,增加了25.6%。研究结果表明超声功率的改变可对熔覆层细晶组织分布及析出相形态产生显著影响,为超声辅助激光熔覆的微观组织调控提供了技术参考。
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  热处理对激光修复7075铝合金组织性能的影响

  贺晨, 李家栋, 王俊豪, 赵宇辉, 赵吉宾, 王志国, 何振丰

  中国表面工程. 2026, 39(4): 249-259.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026151

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  高强度7075铝合金在激光修复的过程中易出现合金氧化、低沸点元素烧损,生成气孔与热裂纹等问题,导致修复后零件的力学性能降低。为了能够提高7075铝合金修复区的力学性能,采用激光熔化沉积技术以及(Ti+B₄C)/AA7075铝基复合粉末对7075铝合金基板进行修复,之后通过固溶加单级时效对修复后的试样性能进行强化,研究不同时效时间对试样的显微组织及力学性能的影响规律。结果表明：热处理可以有效细化试样热影响区的晶粒组织,促使修复区中的TiAl₃相向Ti₃Al相转变。随着时效时间的增加,试样力学性能逐渐改善,当时效时间为6 h时,试样基板以及修复区的显微硬度分别为149.38 HV以及164.28 HV,分别提升了12.7%以及69.1%;抗拉强度由329.59 MPa提升为436.30 MPa,提升了32.4%;磨痕深度由25 µm下降到10 µm,磨损率由10.4×10^-5mm³·N^-1·m^-1降低至4.63×10^-5 mm³·N^-1·m^-1。通过固溶加单级时效的热处理工艺实现了对激光修复7075铝合金组织的改善,同时提高了修复区的硬度、拉伸性能以及耐磨性能,为解决激光修复7075铝合金力学性能不足的问题提供研究基础。
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  激光定向能量沉积ZrO₂复合Inconel718合金微观组织及磨损性能

  程庆, 朱建, 吴永玲, 郑宏宇

  中国表面工程. 2026, 39(4): 260-270.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026123

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  为了提高增材制造镍基合金的强度、硬度和耐磨性性能,使其应用更加广泛,使用激光定向能量沉积（LDED）制备添加不同质量分数ZrO₂增强Inconel 718合金材料,并对比不同质量分数ZrO₂（2.5wt.%和5wt.%）所制备的LDED Inconel 718/ZrO₂试样的摩擦磨损性能。结合X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及能谱分析（EDS）、电子背散射（EBSD）等材料表征手段对Inconel 718和Inconel 718/ZrO₂试样的物相分布、微观组织结构及磨损后的元素分布进行分析比对。结果表明,随着ZrO₂含量的增高,复合材料的组织等轴晶比例增加,柱状晶比例减少。添加5wt.% ZrO₂的Inconel 718复合材料的平均显微硬度为456.3 HV,是Inconel 718的1.54倍,磨损率为0.047 4 mm³·N^-1·mm^-1,下降了60.5%,主要磨损机制从磨粒磨损变为黏着磨损和氧化磨损。综合对比可以发现,通过添加不同质量分数ZrO₂（2.5wt.%和5wt.%）可以明显改善LDED Inconel 718的硬度及磨损性能。
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  磁控溅射WSC薄膜的制备及大气环境下摩擦性能

  郭宇婷, 刘中豪, 李尚, 李茂, 董选普, 李国娜, 文峰, 曹华堂

  中国表面工程. 2026, 39(4): 271-281.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026082

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  固体润滑材料WS₂在航天航空等领域应用广泛,但纯WS₂力学性能差,容易氧化,使用寿命短,限制了其应用。为改善纯WS₂在大气中的力学性能及使用寿命,采用磁控溅射制备不同石墨靶溅射功率强化的WS₂基纳米复合薄膜,利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）对其微观结构及成分进行分析;利用纳米压痕仪和多功能摩擦磨损试验机及白光干涉仪分别研究薄膜的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明：随着石墨靶溅射功率的增加,沉积速率增加,S/W原子比整体呈上升趋势,薄膜表面粗糙度减小,致密性有所改善,厚度增加,掺C薄膜的硬度和弹性模量较纯WS₂薄膜有明显提高,薄膜的抗磨损性能和抗塑性变形能力变好。摩擦因数和磨损率随C溅射功率增加逐渐变低,在400 W时达到最低,摩擦因数约为0.18,磨损率为3.12×10^-6 mm³/(N·m),此时WS₂基薄膜的磨痕宽度窄且深度浅、磨痕光滑,潜在原因是在大气环境下（相对湿度约50%）摩擦过程中因其薄膜表面更加平坦致密,可抑制水分子在薄膜中的渗透以克服氧化,且C元素可以钝化薄膜的活性位点,减少水分子的解离吸附,不易反应。此外,sp²的富集也促使薄膜具有良好的摩擦学性能。研究结果可为后续开发具有优良耐磨减摩性能的涂层材料提供优化理论依据和技术指导。
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  工艺及结构调控对等离子喷涂AT13/NiCrAl复合涂层室温摩擦磨损性能影响

  徐诗瑶, 张欣, 王紫涵, 余瑞, 熊伊铭, 张凯城, 吴林涛

  中国表面工程. 2026, 39(4): 282-295.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026079

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  通过改进双送粉等离子喷涂工艺对Al₂O₃-13wt.% TiO₂(AT13)/NiCrAl复合涂层进行结构调控,研究不同结构的复合涂层在载荷为50 N、速度为50 mm/s条件下的往复干摩擦磨损性能。结果表明,与逐层喷涂工艺相比,使用同时送粉喷涂工艺可以有效降低涂层孔隙率,使孔隙率从3.42%降至3.10%。弥散结构的涂层具有最低孔隙率,为2.88%。涂层中孔隙率的降低能够使涂层的结构体系更加均匀,减少摩擦过程中因孔隙而产生的局部应力集中,从而提高涂层的耐磨性能。在复合涂层内部引入界面层能够起到层状效应,在层状复合结构涂层中,叠层数目越多,阻碍裂纹扩展、降低涂层磨损率的效果越显著,多层结构的涂层耐磨性能显著提升。大载荷下的磨损机制主要以黏着磨损为主,双送粉工艺制备的叠层涂层发生了磨粒磨损。
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  中间层厚度对Cr₃C₂-NiCr/DLC复合涂层腐蚀磨损行为的影响

  何东青, 梁瑞瑞, 冯子涵, 尚伦霖

  中国表面工程. 2026, 39(4): 296-311.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026075

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  HVOF/PVD复合设计可提高类金刚石碳基（DLC）薄膜的耐腐蚀磨损性能,但中间层厚度对其腐蚀磨损行为的影响尚未明确。通过探究不同中间层厚度的Cr₃C₂-NiCr/DLC复合涂层在3.5wt.% NaCl溶液中的腐蚀行为以及在开路电位、动电位极化和阴极保护条件下的腐蚀磨损行为,分析腐蚀与磨损的协同关系,从而揭示其腐蚀磨损机理。结果表明,中间层厚度的变化对复合涂层的电化学性能影响甚微。在腐蚀磨损过程中,随着中间层厚度的增加,腐蚀与磨损的交互作用造成的材料损失逐渐降低,尤其当中间层为100 μm时,摩擦对腐蚀的促进作用最小（1.738%）,此时复合涂层表现出最佳的耐腐蚀磨损性能。在复合涂层的整体腐蚀磨损评估中,纯腐蚀以及摩擦促进腐蚀导致的材料损耗占比均较小,这表明在腐蚀磨损过程中,磨损是导致材料损耗的主要原因。这一研究有望推动金属陶瓷涂层与碳基薄膜在海洋环境中的复合应用,并为发展高性能海洋耐磨蚀HVOF/PVD复合防护体系提供新思路和新途径。
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  高温环境下CaF₂含量对NiCrAlY涂层摩擦磨损性能的影响

  刘洪歌, 靖建农, 崔向中, 李晶, 崔秀芳, 金国, 左平

  中国表面工程. 2026, 39(4): 312-321.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026192

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  新一代航空发动机推动比的提升,对航空发动机内部摩擦副的服役温度提出更高的要求,研究新的高温润滑耐磨涂层具有重要意义。采用大气等离子喷涂技术制备两种不同CaF₂含量的NiCrAlY涂层（NiCrAlY-6CaF₂和NiCrAlY-12CaF₂）,研究CaF₂含量对涂层在室温至800 ℃范围内摩擦磨损性能的影响。通过摩擦磨损试验、微观形貌表征及XRD分析,揭示了涂层的摩擦磨损行为。试验结果表明,800 ℃时,涂层表面CaF₂完全转化为CaCrO₄,其作为高温润滑相降低了摩擦因数（0.25和0.28）和磨损率[1.13×10^-4 mm³/(N·m)和1.7×10^-4 mm³/(N·m)]。低温阶段（≤400 ℃）,摩擦因数随温度升高呈现先增后降趋势,磨损率在400 ℃达到峰值[8.07×10^-4 mm³/(N·m)和9.59×10^-4 mm³/(N·m)],主要归因于磨粒磨损和粘着效应;高温阶段（≥600 ℃）,CaF₂的韧脆转变（500 ℃以上软化）及其与Cr元素反应生成的CaCrO₄氧化膜有效抑制摩擦,磨损机制转变为氧化保护主导。研究表明,CaF₂的添加改善了涂层的高温润滑性能,但导致涂层的硬度和结合强度降低。研究结果可为高温润滑耐磨涂层应用提供可选方案,为高温润滑耐磨涂层成分设计提供数据支持。
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  时效处理对固溶/轧制态UNS S32304双相不锈钢表面点蚀行为的影响

  何福善, 陈俊林, 郑开魁, 梁奕明, 向红亮, 胡文福

  中国表面工程. 2026, 39(4): 322-331.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026125

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  双相不锈钢时效析出行为对双相不锈钢耐蚀性能有着重要的影响。对比研究固溶态和轧制态UNS S32304双相不锈钢（简称S2304和R2304）试样在700 ℃下经0.5、1、2、4、8、16、24及32 h时效处理后的组织演变及点蚀行为。利用动电位极化曲线和交流阻抗谱对不同试样耐点蚀性进行评价,并用扫描电镜结合能谱仪分析其点蚀形貌和相成分。结果表明,随着时效时间延长,S2304和R2304钝化膜稳定性逐渐下降,自腐蚀电位和点蚀电位下降,腐蚀电流密度增大,耐点蚀性能逐渐减弱,易形成稳定孔蚀。相同时效时间下,R2304钝化膜稳定性比S2304差,自腐蚀电位、点蚀电位都低于S2304,其耐点蚀性能相对较弱。点蚀形貌显示,孔蚀优先成核于两者的α相内,且随着时间的延长逐渐变大。α/γ界面析出二次相γ₂含Cr量较低,易使细小孔蚀沿相界形核且随时间延长而富集。
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  滑动速度诱导FeS/Cu界面结合对无铅FeS/Cu-Bi材料摩擦学性能的影响

  刘聪, 王好平, 何超, 张国涛, 尹延国

  中国表面工程. 2026, 39(4): 332-343.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026094

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  FeS与Cu界面结合强度严重影响无铅铜基复合材料的摩擦学性能,通过调控相间界面结合以适应材料的服役工况,对充分发挥其自润滑性能具有重要意义。为研究滑动速度诱导FeS/Cu界面结合对无铅FeS/Cu-Bi材料摩擦学性能的影响,利用粉末冶金工艺,分别采用FeS颗粒和镀镍FeS颗粒制备两种无铅FeS/Cu-Bi复合材料。开展摩擦学试验并结合数值模拟研究FeS颗粒的迁出过程。结果表明,增强FeS/Cu界面结合,FeS/Cu-Bi材料的减摩和抗磨性能均得到显著提升;随滑动速度增加,FeS/Cu弱界面结合和强界面结合的材料摩擦因数与磨损率均先减小后增大。这是由于FeS/Cu弱界面结合的材料中,FeS颗粒以类“沿晶断裂”呈大颗粒形式析出,不利于其在摩擦界面的涂抹和粘附。增强FeS/Cu界面结合,材料中FeS颗粒以类“穿晶断裂”呈细微颗粒形式析出,这些含固体润滑剂的精细碎片能在磨损表面较好地填充,且在中等滑动速度下,能更好诱导析出的细微FeS参与摩擦界面与低熔点金属Bi粘附形成良好的摩擦膜。研究工作以期为润滑剂颗粒界面强化对材料摩擦学性能的影响及其作用机制提供理论基础和实践指导意义。
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  基于同硬度控制不同强化方式对ZL109磨损性能的影响

  邢鲁超, 张春霞, 孙胃涛, 刘晓亮, 章健, 王彬

  中国表面工程. 2026, 39(4): 344-353.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026143

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  ZL109合金作为活塞关键用材,在日益严苛的工况下,其磨损寿命面临严峻挑战。提高硬度是改善磨损性能的主要技术途径,但在高温高爆压条件下,材料性能仍不可避免地出现衰退。目前,不同强化方式的抗衰退能力以及衰退机制尚待深入研究。采用细晶强化、形变强化、热处理强化三种不同强化手段对ZL109进行处理,使其保持相同的硬度水平。随后,借助往复式球-盘摩擦试验机,在不同温度和载荷条件下进行磨损测试。研究结果表明,在常温低载荷下,硬度是决定磨损性能的最关键因素,各强化试样磨损率基本一致,且主要以磨粒磨损为主;随着温度和载荷增加,磨损机制逐渐从磨粒磨损向黏着磨损转变,磨损程度加剧;在高温条件下,热处理强化试样表现最好,这与析出相对位错的钉扎效应有关;细晶强化试样在常温高载荷下虽有最佳表现,但在高温环境中却因晶粒生长导致强化效果衰减;形变强化试样在高温环境中的主要衰退原因在于动态回复和再结晶行为。此外,高温环境中也伴随着氧化磨损的出现,但其影响受到机械磨损的限制,后者为O₂参与氧化磨损提供便捷路径。研究结果可以为活塞极端工况下服役寿命的改善提供直接实验依据和理论支撑。
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  电磁-永磁双交变组合磁场磁粒研磨工艺

  丁云龙, 马龙, 闫宇航, 韩冰, 陈燕

  中国表面工程. 2026, 39(4): 354-365.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026193

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  针对传统磁粒研磨工艺方法中磨料研磨轨迹单一、切削刃不能及时更新而钝化,导致加工效率低、质量差等问题。设计一种组合交变磁场,将永磁交变磁场与电磁交变磁场相结合,既保证加工区域内磁感应强度又促进磨料的翻滚更新,提高加工效率。对组合交变磁场加工中的各种状态进行模拟仿真,阐述组合交变磁场磁粒研磨的加工效果并探讨组合交变频率各个因素对加工效果的影响。选取合适的研磨时间为15 min,通过响应面分析法设计了以电压幅度、频率、磨料目数为试验因素的试验,试验因素对表面粗糙度的影响顺序为电压幅度>磨料目数>频率,使用白光干涉仪、超景深3D电子显微镜和卧式表面粗糙度测量仪对管件内表面轮廓、形貌和粗糙度进行观察与检测。通过响应曲面法得到最佳工艺参数：电压幅度值为5.2 V、频率为4 Hz、磨料目数为80 #,在此工艺参数条件下进行试验,黄铜管内表面粗糙度由原始的Ra 0.594 μm降低到Ra 0.044 μm,响应曲面法对试验所确定的研磨工艺参数优化是有效的。试验结果表明,在保证磁感应强度的条件下,组合交变磁场磁粒研磨工艺可使磨料在管件内形成更为复杂的运动轨迹,从而提升磨料的利用率,防止切削刃钝化,显著提高加工效率,并大幅度改善管件内表面质量。
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  磁粒研磨Ti-6Al-4V平面的材料去除轮廓演化分析与预测模型

  战加伟, 应骏, 张鹏, 丁云龙, 张悦, 韩冰

  中国表面工程. 2026, 39(4): 366-378.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026135

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  磁粒研磨加工的柔性接触特性在航空航天零部件精密制造领域中展现出显著优势,但这种由磁性磨粒组成的半游离状态的柔性“磨粒刷”也造成加工机理不明确、材料去除量无法精确量化的问题。因此,提出一种磁粒研磨的材料去除模型,可预测研磨后的材料去除量和表面轮廓。通过有限元和离散元仿真分析磁极的磁场强度和加工过程的能量累积结果,明确磁粒研磨加工轮廓的形成机制。根据磁粒研磨的单点试验,提出圆形磁极的磁粒研磨压力分布系数模型,并建立磁粒研磨加工平面的圆形磁极的磨粒运动解析模型。以上述模型为基础,提出基于Preston的磁粒研磨材料去除模型,用于预测工件加工后的表面轮廓。搭建可测研磨压力的三轴磁粒研磨加工平台,并开展Ti-6Al-4V平面的磁粒研磨光整加工试验,结合所提出模型分析工件表面材料的去除演化过程,验证所提出模型的准确性。试验结果表明,所提出模型平均误差可达8.39%,预测结果与实际加工结果吻合,能够为磁粒研磨的深入研究提供相应的理论依据。
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  砂轮修整对HT250磨削表面完整性的影响规律

  周靖刚, 张宁, 黄东, 刘良宝, 李勋

  中国表面工程. 2026, 39(4): 379-387.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026194

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  目前导轨磨削表面耐磨性及其影响因素的研究成果应用较少且不系统。为满足超精密装备的发展需求,结合砂轮修整和磨削表面完整性试验对磨削表面耐磨性的影响进行探究。通过优化SiC砂轮的修整参数,并对HT250试件进行磨削加工试验,测量试件表面完整性指标,分析HT250试件磨削表面完整性的变化规律和影响机理,并结合修整参数对砂轮寿命试验的结果,得出修整参数对砂轮磨削性能的影响规律。结果表明：当修整参数为α=100°,v_w=10 mm/min,h=20 μm时,砂轮寿命为T=20 min,与其他修整条件下相比,砂轮寿命提升约50%;此外,采用此参数修整后的砂轮在快速磨损阶段得到的磨削表面粗糙度与表面显微硬度也处于不稳定阶段,当砂轮在正常磨损阶段,即2 min≤T≤20 min时,磨削表面显微硬度始终保持在300 HV以上,且磨削表面残余应力均为压应力。此时,在保证磨削表面粗糙度满足要求的前提下,获得更高的磨削表面显微硬度和更显著的塑性变形程度,从而提升试件磨削表面的耐磨性。对系统的试验结果分析,得到砂轮修整参数的优化模型,可使磨削表面得到更高的表面显微硬度。
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  缸体挤压增强精加工处理疲劳寿命仿真

  张宝庆, 赵帅, 孙言博, 张超羿, 孙立华

  中国表面工程. 2026, 39(4): 388-397.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026195

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  由于超高压缸体结构简单且易制造,在众多领域得到广泛应用,但精加工处理后缸体疲劳寿命的变化规律尚不明确。以双线性强化材料模型为基础,通过将多分析步与单元生死技术相结合,模拟材料去除的过程,并以材料去除后的缸体为研究对象,探究精加工余量对疲劳寿命的影响。针对循环疲劳试验周期长、重复性差、内部现象不明显等缺点,通过Shigley近似法和疲劳仿真模拟相结合的方式,对材料去除后的缸体进行疲劳寿命理论估算与仿真预测。结果表明：材料去除会使缸体弹塑性分界面的位置向外壁偏移,弹塑性分界面仍然是缸体最薄弱的部位,缸体疲劳寿命与精加工余量呈负线性关系,且相较于其他精加工余量,精加工余量为0.5 mm时,缸体使用寿命最高,并将Shigley近似法估算出的疲劳寿命与有限元模拟结果进行对比分析,验证利用有限元法计算寿命方法的可行性。通过理论与仿真模拟相结的方式,探究精加工余量对缸体疲劳寿命的影响,可为高压缸体设计加工提供理论依据。
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  环形平面喷涂成膜特性数值模拟

  王祎浩, 曾永龙, 胡惊雷, 但斌斌, 冯鹏云, 都李平

  中国表面工程. 2026, 39(4): 398-408.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026144

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  取向硅钢是一种重要的软磁合金,主要用于大中型变压器和大型电机,经过大量技术分析和工艺验证,退火前,在钢卷端面喷涂一层MgO抑制剂,能够提高取向硅钢边部的材料塑性,减少边裂的产生。为探究钢卷环形端面不同喷涂位置的成膜特性,采用欧拉-拉格朗日法建立环形平面喷涂雾化流场模型,分别从扩散区和成膜区气相流场的变化情况以及液膜的形状和厚度分布情况,分析环形平面不同位置区域喷涂成膜特性。结果表明：流场特性方面,在扩散区,三个不同喷涂位置在长轴截面和短轴截面气相速度分布情况基本一致,长轴截面内均为扇形状,短轴截面内均为射流状;在成膜区,受被喷涂面形状的影响,三个不同喷涂位置在长轴截面和短轴截面气相速度分布情况存在较大差异。涂膜特性方面,中径位置液膜为椭圆状,内、外径位置液膜均为半椭圆状;对比中径位置,内、外径位置液膜存在沿边界扩散现象;三个不同喷涂位置的液膜沿长轴方向的膜厚变化均呈单峰状,沿短轴方向的膜厚变化中径位置呈单峰状,内、外径位置均呈双峰状。
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  超高速直流电沉积制备高质量图形化铜层

  李天翔, 袁昊, 蔡文通, 彭洋, 王卿, 陈明祥

  中国表面工程. 2026, 39(4): 409-421.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026162

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  针对大功率器件封装中直流电沉积存在沉积速率与质量难以兼容问题,本研究开发了一种适用于超高速直流沉积铜的新型电解液配方,组成为：120 g/L硫酸铜、60 g/L硫酸、300 mg/L聚乙二醇（PEG,分子量=8 000）和6 mg/L噻唑啉基二硫代丙烷磺酸钠（SH110）。研究采用水平放置阴极方式改善待镀图形内流场分布特性,通过哈林槽内电沉积流场模拟探究沉积区域内电解液流场分布随图形尺寸的变化规律,利用电化学分析明确添加剂在不同对流环境和电流密度下的作用机理,并通过图形化沉积试验优化电沉积参数。研究结果表明,随着图形线宽增大和沉积时间延长,待沉积图形内部流场强度相应增强。PEG兼具润湿剂与抑制剂功能,能够促进添加剂均匀分散、细化晶粒并提高铜层厚度的一致性;SH110作为加速剂显著增加弱对流区域的沉积速率,减少空洞与狭缝等缺陷。两者协同效应共同提升极限电流密度与阴极极化强度。在最佳工艺参数（鼓气流量0.6 L/min、电流密度6 A/dm²）下,图形化铜层沉积速率超过80 μm/h,且随图形线宽减小而快速提升。200 μm线宽图形的沉积速率超过120 μm/h,表面粗糙度低至51.78 nm,镀层厚度标准差小于7.33 μm,铜层致密均匀、表面镜面光亮。本研究为提升先进电子封装基板的制造效率提供了新的解决方案与工艺策略。
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  基体偏压对电弧离子镀TiVCrNiSi(N)高熵涂层微观结构与性能的影响

  崔梦辉, 丁啸云, 吴亚雯, 程影春, 连勇, 张津

  中国表面工程. 2026, 39(4): 422-433.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026115

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  钛合金表面硬度低、耐磨性能差,限制了其应用范围,通过在其表面制备高硬度耐磨涂层可有效提高钛合金表面性能。采用电弧离子镀并改变基体偏压（0、-100、-200 V）,在TC4表面制备TiVCrNiSi(N)高熵涂层。通过XRD、SEM、XPS、摩擦磨损试验等测试方法,探究基体偏压对高熵涂层的组织结构、力学性能及耐磨性能的影响规律。结果显示：随着偏压的增加,涂层致密度明显提升,但沉积速率下降;TiVCrNiSi(N)涂层均由BCC相和金属硅化物的非晶相构成,其中BCC相沿（110）晶面法线方向择优生长;纳米晶与非晶的存在以及N的固溶强化使得涂层具有较高硬度,不同偏压下沉积的三种涂层硬度均超过1 500 HV,约为TC4基体的五倍;根据VDI-3198洛氏压痕法测定涂层结合力,不同偏压下沉积的三种涂层结合力分级均为HF1,均具有优异的附着力;采用电弧离子镀制备的TiVCrNiSi(N)高熵涂层可有效提升TC4钛合金的耐磨性能。随着偏压的提高,涂层耐磨性提升,涂层磨损机制从磨粒磨损为主转变为黏着磨损为主,当偏压为-200 V时涂层具有最低的磨损率（0.8×10^-6 mm³ / (N·m)）,仅为TC4基体的1%。
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  Al、Bi、Zn掺杂CdSe薄膜的光电学性能

  薛雨龙, 刘辉, 张刘超, 李鹏, 张瑞端, 邓乐淳, 罗发

  中国表面工程. 2026, 39(4): 434-443.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026196

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  目前本征硒化镉（CdSe）材料电阻率大,严重阻碍了其在光电领域的应用,掺杂是改变或提高半导体性能的有效途径之一。通过射频磁控溅射工艺制备了掺杂CdSe薄膜,系统研究掺杂类型及含量对薄膜关键光电性能的影响,重点关注薄膜电阻率变化、可见光-红外反射率特性（特别是近红外波段）、特定波段（3~5 μm）的红外发射率,以及薄膜电导率随光照强度的响应行为。结果表明：随着Al掺杂量的增加,薄膜的电阻率下降,对可见光-红外反射率影响较小。与未掺杂相比,少量的Bi掺入能提高薄膜的电阻率,掺杂量为21.4%时,电阻率显著降低。随着Bi掺杂量的增加,薄膜的可见光-红外反射率降低较为明显,尤其是近红外波段。当Bi的掺杂量大于7.17%时能有效降低薄膜在3~5 μm波段内的红外发射率。随着Zn掺杂量的增加,薄膜的电阻率先减小后增加,Zn的掺入不会改变薄膜的导电类型,但会与CdSe中的Se反应产生ZnSe,导致薄膜的禁带宽度增,近红外波段的反射率降低。当Zn掺杂量为14.2%时,薄膜电阻率最小为40.7 mΩ·cm。此外,还发现未掺杂、掺杂Al以及Bi的CdSe薄膜的电导率随着光照强度的增加而增大,而掺杂Zn薄膜的电导率受光照强度影响较小。揭示了Al、Bi、Zn三种不同性质掺杂元素对CdSe薄膜光电性能的差异化调控机制,通过调控掺杂含量进而改变CdSe薄膜光电学性能为工业应用提供技术可行性。
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  原电池驱动常温化学镀镍显现油潜手印的应用

  姚坤满, 魏浩, 郑泽雄, 廖颖, 冯彩宁, 钟东荣, 彭建新

  中国表面工程. 2026, 39(4): 444-451.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026197

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  传统化学镀镍技术因高温易损伤手印特征、反应速率低等缺陷,制约了油潜手印的可靠提取。提出基于原电池驱动的常温化学镀镍方法,通过锌与基材构建原电池体系驱动镍离子沉积,实现油潜手印的高效显现。乳突纹线区因油脂屏蔽,保留基材原色;小犁沟区形成银灰色镍层,可清晰呈现终结点、汗孔等二/三级特征。结合Python编程构建的计算机视觉分析系统,通过灰度梯度算法量化对比度,实现显像效果的客观评估。试验表明,该方法对机油、花生油、凡士林等不同成分油潜手印均适用,其中高黏度油脂（如花生油）因屏蔽效果优,对比度达3.004。在铁片、不锈钢、铝合金及镀镍钢芯等基材表面,显像对比度均大于2.5。该方法无须外加热源或电源,4 min内即可完成显像,较传统常温化学镀镍（30 min）效率提升85%。研究结果可为犯罪现场多材质客体表面油潜手印的快速无损提取提供一种常温的自驱动化学沉积新策略。
工程应用
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  南方土壤环境下穿山甲鳞片仿生织构的摩擦学性能

  代炳贵, 陈文刚, 谢晓明, 李祖阳, 杨晓东, 张垚, 张继豪, 刘秀波

  中国表面工程. 2026, 39(4): 452-463.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026198

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  农业触土机具工作过程中的磨损是农机使用中最突出的制约因素,目前已有很多与仿生和表面改性相关的减阻抗磨研究,但在运用1∶1仿生织构数学模型探究其摩擦性能的研究较少。为满足农业机械的发展需求,结合仿生织构数学模型和试验分析对其摩擦学性能进行探究。将穿山甲表面织构提取、量化、建立数学模型,并制备于65Mn钢表面,通过与无织构65Mn钢进行对比试验,研究在南方土壤环境下,不同转速对仿生穿山甲织构摩擦学性能的影响。通过对摩擦因数表征以及磨损形貌分析,对仿生穿山甲织构在不同转速下的摩擦学性能进行了评价。研究结果表明：南方土壤环境下,仿生穿山甲织构在200、250、300 r/min的转速下都能减少整体摩擦过程中摩擦因数的波动,最高降低摩擦因数19.77%,并且能较好地控制磨损量,使其不随转速的升高而升高,且与无织构试样比较能降低28.07%~79.19%的磨损量。这可归因于仿生穿山甲织构特殊的表面结构能降低摩擦热效应,减少磨损。另外,织构能存储磨粒,从而有效降低磨粒磨损,保护摩擦副表面形成的氧化层和土膜,抑制氧化磨损和疲劳磨损的产生。研究结合穿山甲生存环境与深松铲工作环境,分析穿山甲鳞片抗磨机理,建立穿山甲鳞片织构数学模型,并结合深松铲工作环境对其抗磨性能进行试验分析。
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  液压挖掘机铲斗磨损劣化评估

  王琳琳, 魏学峰, 李陈晨, 王大刚, 孙远

  中国表面工程. 2026, 39(4): 464-480.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026154

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  液压挖掘机是露天矿开采的关键设备,其铲斗作为与矿物物料直接接触的工作部件,存在耐磨性差、使用寿命短等问题。此外,挖掘物料的多样性对铲斗关键结构耐磨性能的影响显著。因此,开展液压挖掘机铲斗磨损劣化评估研究,对提高铲斗耐磨性与使用寿命具有重要意义。基于ADAMS-EDEM耦合仿真,建立了铲斗挖掘不同典型矿石物料的挖掘模型,探究了铲斗表面散体力的分布规律;研制了矿石-铲斗用钢材料摩擦磨损试验机,并根据仿真结果确定试验参数,揭示了不同矿石物料、不同接触压力和不同循环次数下铲斗用钢材料的磨损劣化规律,提出了基于Archard理论的铲斗用钢材料的磨损劣化评估模型。结果表明：对于同种矿石,当循环次数相同时,铲斗用钢材料的最大磨损深度与接触压力呈正相关;当循环次数增至100万次时,铲斗用钢材料达到稳定磨损阶段;建立的单一物料和多种物料耦合磨损劣化评估模型的准确率均在90%以上;考虑接触压力和矿石硬度综合影响的多种物料耦合磨损劣化评估模型的精确度略高于单一物料磨损劣化评估模型。针对模拟实际工况下铲斗关键结构进行磨损劣化定量评估,建立的多种物料耦合磨损劣化评估模型综合考虑多因素影响,为准确评估铲斗磨损提供了新方法,有助于提升露天矿开采设备的维护管理水平。
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  深冷处理时间对Al_0.5CoCrFeNb_0.5Ni高熵合金组织和摩擦学性能的影响

  梅斯凯, 晏蕾, 蔡召兵, 董颖辉, 林广沛, 王炳旭, 古乐

  中国表面工程. 2026, 39(4): 481-494.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026148

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  高熵合金（High entropy alloys, HEAs）作为一种新兴的多主元合金体系,近年来受到广泛关注。但其复杂成分可能导致多相结构和成分偏析,从而影响材料的力学性能和服役稳定性。深冷处理（DCT）作为一种新型合金强化手段,已逐渐得到越来越多应用。作为一种热处理工艺,DCT能将材料冷却至极低温度,通过调控组织结构、促进晶粒细化和第二相析出以及消除残余应力等方式对HEAs的性能产生显著影响。为探究深冷处理时间对Al_0.5CoCrFeNb_0.5Ni高熵合金组织和摩擦学性能的影响,采用液氮浸泡的方式对Al_0.5CoCrFeNb_0.5Ni高熵合金进行深冷处理。利用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线能谱仪（EDS）、显微硬度计和摩擦磨损试验机等详细研究了深冷处理时间对微观组织、显微硬度以及摩擦学性能的影响。实验结果表明：随着深冷处理时间增加,Al_0.5CoCrFeNb_0.5Ni高熵合金晶粒尺寸先增大后减小再增大;深冷处理后无新相析出,但BCC相含量不断减少。深冷处理导致细晶强化与固溶强化,Al_0.5CoCrFeNb_0.5Ni高熵合金的显微硬度随着深冷处理时间增加,整体呈现上升的趋势;深冷处理48 h试样显微硬度达到最大值（604.01±6.62HV）,总体提高10%。但深冷处理后高熵合金的耐磨性能与其显微硬度变化并无直接关系,深冷处理6 h试样具有最低的磨损率（（3.13±0.87）×10^-5 mm³ / (N·m)）,较未处理之前下降70%;深冷处理12 h试样具有最高的磨损率（（16.63±1.02）×10^-5 mm³ / (N·m)）,较未处理之前上升60%。随着深冷处理时间的增加,Al_0.5CoCrFeNb_0.5Ni高熵合金的磨损机理发生变化,短时深冷处理磨损机理为氧化磨损、黏着磨损与磨粒磨损;长时深冷处理磨损机理变为氧化磨损与疲劳磨损。研究结果揭示了深冷处理对Al_0.5CoCrFeNb_0.5Ni高熵合金的影响机制,为深冷处理Al-Co-Cr-Fe-Ni系高熵合金提供一定参考。
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  氧化铝/石墨烯涂层的制备及其摩擦磨损行为

  张华, 孙军龙, 刘长霞, 魏旭东, 李昌业, 王焕涛, 赵成亮, 李晓艳, 孙浩斌

  中国表面工程. 2026, 39(4): 495-506.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026199

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  传统耐磨涂层难以满足工业设备升级的耐磨需求,新型涂层研发具有重要意义。采用悬浮液超音速火焰热喷涂技术 (SHVOF),在316不锈钢基体上制备氧化铝+1wt.%石墨烯纳米片（Graphene Nanoplatelets, GNPs）涂层,测试其显微硬度、断裂韧性及摩擦磨损性能,借助光学显微镜、X射线衍射仪、电子能谱和扫描电镜,分析氧化铝磨球磨痕形貌、涂层相组成、微观形貌及磨痕特征,拉曼光谱分析证实石墨烯纳米片可在热喷涂过程中存活。氧化铝+1wt.%石墨烯涂层显著提升316不锈钢耐磨性,涂层后316不锈钢的磨损率在5~20 N的载荷下均比涂层前降低一个数量级;316不锈钢磨损机制为犁沟和粘着磨损,氧化铝+1wt.%石墨烯涂层磨损机制为磨粒磨损和涂层剥落。通过SHVOF技术实现氧化铝+1wt.%石墨烯涂层的制备,并验证石墨烯在高温喷涂中的存活特性,为高耐磨需求领域提供了性能优异的涂层解决方案。所制备的氧化铝+1wt.%石墨烯涂层预期在船舶螺旋桨、液压叶片和排气阀杆等高耐磨性能要求领域具有广阔的应用前景。
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  机载导弹烧蚀防热涂层隐性故障探究与改进

  肖军, 廖志忠, 陈建敏, 周惠娣, 刘杰, 余志民, 李晨光, 程功

  中国表面工程. 2026, 39(4): 507-519.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026339

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  热防护材料及工程制造技术是高速机载导弹实现先进战技指标和批产装备的基础。自主工程研制、批产交付面临诸多形式各异、难以察觉的缺陷和故障。研讨了影响研制进程、性能、搭载试验以及在严酷服役环境、任务和寿命剖面正常使用和保障潜在隐患及风险的鼓包/水泡隐性故障。采用环境验证试验等故障归零工程技术攻关方法,主要试验研究包括涂装环境温湿度控制、填料预先干燥处理、三防漆优选、三防漆层增厚/减薄、涂料组分剖析及配比与吸潮性分析、吸潮填料憎水性包覆等处理;提高涂层交联度以及打蜡/抛光/镀膜、添加石墨烯和云母等填料还有多层底漆、面漆、过渡层组成梯度防水层等防起泡相关试验、环境验证试验及故障归零。研究发现,时隐时现的起泡隐性故障与温湿度有关,主要与涂装过程受交叉污染相关。发生故障部位、类型及严重程度与所受污染的种类、方式、历程及环境等因素吻合。若在涂装过程的清洗后晾置,涂装底漆、热防护涂层（防热涂层）、三防漆,乃至返工返修的任一或多个工序中受到污染,湿热、高温烧蚀等环境中会出现“防热层鼓包/水泡”、“三防漆鼓包/水泡”、“复合性鼓包/水泡”的鼓包、水泡、脱落等故障现象。不同于常见实验室材料测试、研究、生产工艺试验等文献资料,该隐性故障、多种表面工程技术试验研究、探索和环境验证试验等应用研究的工程特色鲜明。故障机理认知,揭示、解释了所有故障现象,为故障归零、推进研制进程、保障产品高质量、高可靠性批产交付及综合保障奠定坚实基础;相关工程经验为新材料、新工艺研发、防范已有产品潜在风险和损失提供支撑,有工程借鉴价值。
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  基于电化学阻抗的典型海上风电涂层体系早期失效规律

  王俊, 刘淼然, 揭敢新, 钟振坤, 关蕾

  中国表面工程. 2026, 39(4): 520-529.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026091

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  近年来,海上风电产业迅速发展,防腐工作已成为行业重点和难点。目前,处于大气区的海上风电机组以涂覆涂层为首要防腐措施。然而,海洋大气涂层受到盐雾、湿度、光照等恶劣环境因素极易发生老化失效,若不及时维护检修,一旦涂层体系整体失效,基桩处将会腐蚀损坏,从而造成重大损失。因此需要对涂层早期失效进行有效监测预警,以实现及时高效维护。因此,对四种海上风电塔筒用有机防腐涂层体系进行循环老化加速试验,结合划痕扩展宽度、宏观形貌、失光率色差、成分测定以及截面形貌试验结果,探究涂层电化学阻抗测试参数的早期老化演化规律,提出用于海上风电塔筒用涂层体系防护性能快速评价的普适性电化学阻抗特征参数,为海上风电塔筒涂层老化状态的智能在线监测奠定基础。结果发现,循环加速16个周期后,D、P、Z涂层体系处于良好无损状态,N涂层体系处于早期损伤状态,耐蚀性下降。基于光老化和水老化机理,首次提出电化学阻抗参数中的相位角及其随试验周期的变化率以及低频阻抗模值的组合可作为预测涂层的早期损伤判据。
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  CFD-DEM耦合磁场辅助磁性磨料流光整加工变径管试验

  沈秋实, 郭龙文, 崔子含, 肖春芳, 韩冰

  中国表面工程. 2026, 39(4): 530-541.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026147

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  为解决变径管内表面光整加工难度大及均匀性差的问题,采用磁场辅助磨料流光整加工方法进行试验。利用有限元对旋转磁场进行模拟和编译并加载至CFD-DEM磁流固的多场耦合中,实现对磁场辅助磨料流光整加工变径管的动态模拟。采用响应面中Box-Behnken分别设计变径管小径区域和大径区域的最佳工艺参数,再通过大径区域的线性回归方程式寻找小径区域优化后的粗糙度值所需的工艺参数。结果表明：小径区域磁场达到221 mT,大径区域磁场达到304 mT。流场压强为1 000 Pa时,通过磁场力加工内表面。流场压强达到8 000 Pa时,流场带动磁性磨粒流动达到更新的效果。经过响应面优化后得到的最佳工艺参数为磁轭转速720 r/min,小径区域加工时间100 min,大径区域加工时间45 min,进给速度1.6 mm/s,小径区域原始粗糙度Ra由0.673 μm降至0.213 μm,大径区域原始粗糙度Ra由0.686 μm降至0.208 μm。磁场辅助磨料流光整加工变径管可以保证加工的均匀性和提高表面质量。
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  基于Halbach阵列的磁粒研磨细长管内表面试验

  韩冰, 唐嘉斌, 杨海吉, 应骏, 沈秋实, 金宇航

  中国表面工程. 2026, 39(4): 542-555.
  https://doi.org/10.11933/CSE2026116

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  针对磁粒研磨SUS 304细长管内表面时,研磨压力小且研磨效率低的问题,基于Halbach阵列对扇形环状磁极进行排布,通过Maxwell有限元仿真软件对比不同排布方式的磁场分布特性,证明Halbach排布在励磁方面的优越性。通过EDEM离散元仿真软件对不同磁极数量Halbach排布下的磁性粒子进行动力学仿真,探究研磨压力、切削力以及材料去除量的变化规律,最后进行了试验验证。结果表明：Halbach排布磁感应强度是传统N-S和N-N排布的1.5倍,当采用5磁极Halbach排布时,磁感应强度研磨压力和切削力达到最大,研磨60 min后,表面粗糙度值从Ra 1.5 μm下降至Ra 0.181 μm,表面原始缺陷得到彻底去除,表面最大高度差也下降至80.1 μm。仿真与试验结果均表明,采用5磁极Halbach排布进行研磨,能够有效提升SUS 304细长管内表面研磨效率和表面质量。