类金刚石碳基（Diamond-like carbon,DLC）薄膜可在干燥固体接触工况下表现出0.001量级的极低摩擦因数（固体超滑）,为解决真空、高应力及宽温域等极端工况下的摩擦学问题提供新的技术路线,近年来引起学界的广泛关注。然而,DLC的制备工艺路线及成分结构复杂多样,并且其自润滑特性同时受内在成分结构和外部工况条件的显著影响,为其工程服役性能带来较大不确定性。鉴于此,归纳了DLC目前的结构体系、沉积工艺原理发展概况,介绍了DLC面向固体超滑的结构调控研究进展;回顾了超滑现象的发现及DLC超滑研究历程,并根据超滑界面材料、润滑机理汇总介绍了其最新研究进展;讨论了薄膜成分及成键结构、环境氛围、接触应力及环境温度等因素对DLC固体超滑行为的影响规律和微观机制;从机械特性、界面元素成分及成键结构演化角度总结分析了DLC固体超滑的机理,指明了转移膜的形成及其界面悬键钝化、类石墨结构演化对DLC实现鲁棒性超滑的关键作用;最后对DLC摩擦学领域科学及工程问题、未来研究方向进行了展望。研究可为新一代面向极端工况的固体润滑涂层设计提供理论支持。

超声滚压技术（USRP）采用超声波能量对金属表面进行纳米强化处理,通过施加高频机械振动引起材料表面塑性变形,显著提升材料的表面完整性与力学性能。作为一种创新的材料表面改性技术,USRP能在材料表面产生残余压应力,有效防止裂纹形成和扩展,降低腐蚀介质的渗透性。此外,该技术还能形成具有梯度变化晶粒尺寸和取向的纳米结构层,从而显著增强材料的表面硬度及耐磨性。综合USRP在钢铁、铝合金、钛合金、镁合金、镍合金和高熵合金等领域的研究进展,并归纳这些材料经USRP处理后,在表面纳米强化和组织性能提升方面的成效。同时,探讨USRP在提升金属综合性能方面的作用机制,并揭示其在性能提升方面的广泛应用潜力。最后对USRP的未来应用前景和发展方向进行展望,指明其在提升材料实际应用性能方面的研究价值。

随着科学技术的高速发展对零部件性能要求的提高,先进材料的应用对切削刀具的性能提出了更高的要求。优化刀具结构、改进刀具材料和使用刀具涂层均可提升刀具性能,而使用刀具涂层被认为是提升刀具性能的最经济手段,对刀具涂层进行后处理则可以进一步提高涂层刀具的性能,综述涂层后处理方式对行业发展具有重要参考意义。介绍几种目前常用的涂层刀具的后处理方法,包括喷砂后处理、抛光处理、热处理、能量场（束）后处理等。喷砂后处理采用高速射流模式,使磨料撞击涂层表面以去除涂层表面的大液滴沉积颗粒;抛光处理通过磨粒摩擦形式对涂层表面进行光整处理;热处理通过改善涂层及涂层-基体结合界面的微观组织性能来提升涂层刀具的性能;能量场（束）处理通过高能冲击,对涂层表面进行液滴去除和粗糙度改善,并通过高温诱导的一系列能量波来对涂层与基体的结合界面进行一定强化。通过分析上述几种后处理方式的优势与不足,指出各种后处理方式的适用范围,能弥补该领域研究较为分散的不足,对未来涂层刀具的后处理技术发展方向有一定借鉴意义。

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,研究了不同功率参数制备的涂层在900℃175 h氧化后的特性,探讨了该涂层的氧化和退化机理.结果表明,3种功率制备的涂层都达到完全抗氧化级水平,其平均氧化速率分别为0.01 g/m2·h、0.01g/m2·h和0.0026g/m2·h,但不同涂层的氧化行为有所不同.3种试样氧化后表面形成了大量的β-Al2O3,并在涂层表面发生选择性氧化.X衍射分析表明,涂层发生了退化.

为分析扫描路径对多道激光熔覆层残余应力与摩擦学性能的影响,采用不同扫描路径在316L不锈钢表面制备了IN718的多道激光熔覆层,基于热-弹塑性模型以及残余应力分析仪研究熔覆层残余应力分布规律,使用X射线衍射仪、金相显微镜以及硬度测试系统研究熔覆层微观组织与硬度分布,通过材料表面性能综合测试仪和激光共聚焦显微镜评估熔覆层的摩擦学性能。结果表明：因熔覆过程中温度循环变化的差异,往复型扫描路径的熔覆层表面残余应力最小,同向型与发散型扫描路径的熔覆层表面残余应力居中,收缩型扫描路径的熔覆层表面残余应力最大;因熔覆层一次臂间距与Laves相体积分数的差异,同向型扫描路径的熔覆层磨损率最低,往复型与发散型扫描路径的熔覆层磨损率居中,收缩型扫描路径的熔覆层磨损率最大。因此,以减小熔覆层残余应力为目标应选取往复型扫描路径进行多道熔覆,以减小熔覆层磨损率为目标则选取同向型扫描路径进行多道熔覆。不同扫描路径工艺的研究结果有望为表面防护和再制造领域的工艺参数选取提供理论依据。

用气体渗氮+淬火（N+Q）复合处理技术对GCr15进行表面强化，并与单纯的气体渗氮、淬火进行比较，系统研究了硬化层的物相、组织结构及干摩擦特性。结果表明：530℃气体渗氮9 h后，渗氮层的化合物层为ε相，厚度约为40 μm；而渗氮之后淬火（N+Q）复合处理使氮化物完全分解，促使N元素向基体扩散，扩散区深约900 μm，N固溶强化作用使得扩散区硬度比淬火硬度约高200 HV_0.1，但是因氮化物分解产生孔隙致使表层硬度下降。分别在20 N和100 N载荷进行往复干摩擦试验，气体渗氮与N+Q复合处理都能有效降低摩擦因数。在20 N载荷时，N+Q复合处理试样体积磨损率低于渗氮与淬火试样；而在100 N载荷时，因其表面孔隙，使得初始磨损比淬火试样严重，但是磨损一段时间后耐磨性能提高。

利用等离子喷涂法在耐热钢1Cr18Ni9Ti基体表面喷涂NiCrAlY＋(ZrO₂＋Y₂O₃)陶瓷热障涂层，并进行高温隔热性能试验，用XRD、SEM检测了试样的金相组织、结构及形貌，结果表明，陶瓷热障涂层与1Cr18Ni9Ti基体结合紧密；表面陶瓷层经高温氧化后处理后其硬度显著增高；进行850 ℃高温隔热性能试验，1Cr18Ni9Ti表面热障涂层隔热能力显著提高，达75 ℃。

轧辊作为诸多行业生产过程中的主要消耗件,大量的报废造成我国能源和资源的巨大浪费。为修复报废轧辊表面并提高其热疲劳性能,在疲劳失效的160CrNiMo轧辊材料表面利用激光熔覆技术制备以T504为基础粉末并添加Mo、V元素的铁基涂层,采用光学显微镜、扫描电子显微镜及热疲劳试验机等设备分析基体材料及熔覆层在热疲劳过程中的裂纹扩展速率、机理等。结果表明：添加Mo、V比例为1∶0.5、1∶1和1∶1.5的熔覆层平均硬度分别为59.2、59.9和59.1 HRC,平均较基体提高了33.4%;当热疲劳试验循环2 000次后,基体材料试样裂纹长度为11.289 mm,添加Mo、V质量比为1∶0.5、1∶1和 1∶1.5的熔覆层试样裂纹长度分别为3.185、16.596和8.401 mm。Mo、V元素的添加使熔覆层具有了较高的硬度,在热疲劳试验过程中疲劳裂纹的扩展均为脆性穿晶扩展,其中当添加Mo、V质量比为1∶0.5时,热疲劳性能较修复前的轧辊材料提高71.7%。对比了不同Mo、V比例的铁基涂层热疲劳性能,研究成果可为轧辊修复中铁基涂层体系的选取提供试验依据。

在工业4.0大背景下及《中国制造2025》和海洋强国战略的推动下,新型仿生与智能型海洋防污涂层材料凭借其高效、环保的特性,正引领海洋防污领域的发展潮流,展现出广阔的应用前景,但是关于新型仿生与智能型海洋防污涂层材料仍然缺少深入、系统的综述研究。综述近年来国内外基于微纳结构表面、释放绿色防污剂、超滑表面、动态表面和自修复等防污策略构筑的仿生防污涂层材料,基于pH响应、温度响应和光响应控制等防污策略构筑的智能防污涂层材料,以及由仿生与智能多防污策略协同构筑的防污涂层材料的研究进展。最后对上述策略构筑的涂层材料的制备方法、防污机制、作用效果及其优缺点进行总结,并展望仿生与智能多防污策略协同构筑的防污涂层材料未来的发展方向,多策略联合型防污方法体系将成为未来海洋防污领域的重要发展方向。主要提出仿生与智能多防污策略协同作用的方法体系的指导性观点,填补了行业和领域目前缺少这类综述文章来引领的空白,对国防军事、海洋工程、海上运输和海洋渔业等领域的发展具有一定参考价值。

简要介绍了军用飞机使用寿命包含的主要内容。列举了近年来我国现役飞机发生的典型腐蚀故障或事故案例，阐述了环境腐蚀对飞机的危害，强调开展飞机腐蚀防护和日历寿命研究的重要性和紧迫性。对我国军用飞机的服役环境、使用特点和腐蚀现状进行了分析，对当前现役飞机腐蚀和日历寿命方面存在的主要问题进行了梳理，提出了当前应重点研究的关键技术。

采用X射线光电子谱（XPS）对BCN非晶纳米薄膜的结构进行表征。分别采用氩峰、污染碳和沉积单层金3种元素峰位来校正在XPS测试过程中由荷电效应引起的峰位移动，并与傅立叶红外光谱（FTIR）进行比较，讨论了这3种校正荷电效应的元素峰位选取对正确表征BCN膜结构的影响。分析结果表明：采用不同校正元素得到的BCN薄膜中元素的结合能差别很大，只有采用合适的元素校正荷电效应才能正确的表征薄膜结构；采用氩校正结合能得到的键结构拟合结果最接近薄膜的真实结构，该方法适用于溅射气氛中含Ar气的BCN膜，且对分析膜内结构同样有效；采用污染碳法和沉积单层金校正的结合能与真实值偏差较大。

综述了近年来利用微弧氧化技术对铝及其合金进行表面处理的研究进展;着重分析归纳了电流密度、电压、频率等电参量以及不同基体材料对铝合金微弧氧化膜的生长、成分、结构和性能等方面的影响;分类评价了铝合金微弧氧化处理中常用的电解液体系;简要描述了铝合金微弧氧化的动力学特点和膜层的生长机理;指出电参量的控制以及电解液成分和浓度的调整是将来铝合金微弧氧化技术的研究重点.

原子氧防护涂层是保障低轨航天器长寿命高可靠的有效途径。简要阐述原子氧防护涂层的研究进展,对影响原子氧防护涂层性能的因素进行研究。结果表明,涂层的表面粗糙度会增加原子氧与材料表面的碰撞概率,涂层中的缺陷会提供原子氧的侵蚀通道,涂层的成分与结构会影响原子氧反应的概率。调查空间原子氧防护涂层的种类,分析不同类型涂层的特点。无机涂层防护性能优异,但其柔韧性较差;有机硅涂层柔韧性较好,但在大通量原子氧作用下易出现缺陷;复合结构涂层可以满足多种功能复合的需求,但对工艺要求也较高。对涂层制备方法进行整理归纳,对比分析磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积、离子束共沉积、原子层沉积、溶胶-凝胶、前驱体光解 / 水热固化六种不同制备技术的优缺点以及应用对象。分析介绍原子氧防护涂层的进一步发展趋势。研究结果为我国低轨航天器材料的原子氧防护提供必要的研究依据和参考,为原子氧防护涂层技术的发展提供研究思路。

等离子体浸没离子注入与沉积技术可实现复杂形状零件表面垂直、均匀地离子注入与沉积处理，在材料表面改性领域具有广泛的应用前景。在技术发明后的20年间，该技术得到了快速的发展，但是也遇到了如何提高离子注入效率和注入均匀性、内表面注入、大面积注入等一系列问题。若上述问题得到解决，将极大的推进等离子体浸没离子注入与沉积技术的工业应用进程。

喷雾造粒制备莫来石粉末,采用大气等离子设备对造粒粉末进行等离子球化和涂层制备。利用激光粒度分布仪对粉末粒度分布进行测试;扫描电镜和X射线衍射仪分别表征了粉末和涂层的相组成和微观形貌。结果表明:喷雾造粒和等离子球化后的莫来石粉末粒径为正态分布;造粒的莫来石粉末主要由晶态莫来石和SiO2相组成;等离子球化后,粉末中出现玻璃态非晶相;等离子球化过程中,较小粒径粉末表面基本上完全熔融,较大粒径粉末的表面为部分熔融;同时,制备的莫来石涂层具有良好的微观形貌和较高的显微硬度;涂层经热处理后,非晶相转变为晶态莫来石,并且有部分石英相析出。

数值模拟是金属复合板轧制过程分析的有力工具,然而目前模拟异种金属层状板冷轧复合的数值模型大多采用界面绑定或摩擦约束。难以对界面动态复合进行判定和模拟,较难反映复合板真实的应力应变场以及实现宏观翘曲、厚度比的高精度预测,并且在单道次大压下率下易出现网格畸变严重、计算不收敛等问题,从而制约了轧制复合仿真领域的融合发展。提出了一种新的数值模型,其中的Cu / Al板有限元建模部分采用一种长宽比大于等于2的细长形网格,并且改进先前复合判据在力学行为上只考虑法线方向的不足,引入了切向力限制条件,更好地描述了法向力和切向力综合作用的实际轧制复合过程。该模型可实现对40%~60%压下率区间内,2∶4、3∶3、4∶2厚度比Cu / Al板的轧制复合模拟和宏观样貌表征,同时实现对复合板翘曲度板形和轧后厚度比的高精度模拟,翘曲度的误差均小于7.40%,轧后厚度比误差一般小于10%。模型初步解决了单道次大压下率下的严重网格畸变和计算不收敛问题,此外,在评估层状金属板复合质量和进一步探究轧制复合内在作用机制等方面有良好的发展潜力。

针对脉冲焊的模具修补机逆变电源的特点，采用双重脉宽调制（DPWM）思想，设计了相应的电路，并进行了电路仿真研究，通过仿真研究证明此设计是合理的。

极端条件是高技术装备经常遇到的使役工况，在极端条件下，常规材料将难以满足应用需求，急需发展超高极限性能的材料和技术。针对国家高技术领域装备发展对极端条件润滑耐磨表面工程技术的需求，在综述极端条件润滑耐磨表面工程技术研究与发展的基础上，以粘结固体润滑涂层为主要对象，聚焦关键共性技术难题，以解决实际工程技术难题为目标，重点介绍近年来围绕国家航空航天和核能领域对高极限性能润滑耐磨表面工程关键技术的需求开展相关研究所取得的突破，并列举在此基础上研发的典型产品，展示相关产品在解决高技术领域重大装备极端条件摩擦学问题方面的典型应用成果，体现高极限性能润滑耐磨表面工程技术对国家高技术装备发展的不可替代的重要作用。最后结合国家先进制造未来发展需求，探讨极端条件润滑耐磨表面工程技术的未来发展方向。对全面了解国家高技术领域对极端条件润滑耐磨表面工程技术的需求，推进相关技术和产品的高技术应用，针对未来高技术装备需求发展更高极限性能的润滑耐磨表面工程技术，具有借鉴和参考意义。

铝系金属间化合物以其优异的高温力学性能、抗高温氧化与腐蚀性能和低密度的特点,作为防护涂层和结构件在航空航天等领域具有广泛的应用前景。室温脆性大的特点导致铝系金属间化合物在激光选区熔化或电子束熔化等高能束增材制造时,存在缺陷多、易开裂等系列工艺难题。冷喷涂技术作为一种低温固态材料沉积技术,有望在较低的热输入条件下制备铝系金属间化合物,避免高能束增材制造中的开裂难题。对此总结近年来国内外在冷喷涂技术制备铝系金属间化合物方面的研究进展。总结包括采用直接金属间化合物粉末沉积、单质金属混合粉末冷喷涂与后热处理、机械球磨伪合金粉末与热处理等粉末设计与制备技术路线对冷喷涂沉积行为及沉积体性能的影响;归纳搅拌摩擦后处理与热等静压等后处理工艺对沉积体显微结构和性能的影响规律;对比分析不同技术路线的优点与局限性,以期为冷喷涂增材制造铝系金属间化合物提供指导。

采用化学浴沉积法(CBD)在硫酸镉、硫脲、氨水、氯化铵溶液体系中制备了CdS薄膜,研究了水浴温度对CdS薄膜的生长过程和物理性能的影响。试验表明,CdS薄膜的生长速率随着水浴温度提高而显著增加,薄膜从疏松变的致密,但是过高的水浴温度会导致表面晶粒变的粗糙;薄膜的结晶程度随着水浴温度提高而增强,择优取向明显;制得的CdS薄膜均有较高的光透过率,随着水浴温度的提高,薄膜厚度增加,透过率在波长560nm处出现峰值;所得薄膜均是富Cd的,且随着水浴温度的提高Cd含量也增加;薄膜的暗电导率约为10-5～10-4Ω-1cm-1,比光电导率小2～3个数量级,电导率与水浴温度没有明显对应关系。

20世纪90年代前，汽车上使用的各种圆柱螺旋弹簧（以下称弹簧）承受较低的扭转疲劳载荷，在交变正应力作用下，绝大多数发生的是宏观正断型疲劳断裂，其形貌呈45°斜断口。因为喷丸强化弹簧表层引入的残余应力与外施交变正应力间存在交互作用，所以都利用喷丸强化工艺中的“应力强化机制”提高其疲劳断裂抗力。但21世纪伊始，随着轿车结构的迅速发展，设计者迫切要求弹簧承受的扭转疲劳载荷水平与日俱增，由此导致喷丸强化的弹簧除正断型的疲劳断裂外，时而出现纵向或横向切断型的疲劳断裂，由此引发疲劳断裂抗力发生显著下降，以往很少出现这种难以理解的现象。目前从事喷丸强化工艺技术的弹簧制造行业很少有文献关注这类问题。文中通过逻辑思维对弹簧的受力分析得出的诠释发现：在切断模式下，喷丸引入的残余应力与外施交变切应力之间不存在交互作用，表明“应力强化机制”在改善切断型疲劳断裂抗力中的强化作用已经基本消失。根据作者提出的喷丸强化工艺原理，喷丸同步引入弹簧表层的是由残余应力与循环弹塑性变形改性的组织结构组成的一对“孪生”，通过分析作者发现，“孪生”中改性的显微组织结构形成的“组织结构强化机制”取代“应力强化机制”起到了改善切断型疲劳断裂抗力的作用。研究结果还表明，优化的喷丸强化工艺必须同时具备“组织结构强化机制”和“应力强化机制”，才能够起到改善正断型和切断型疲劳断裂抗力的作用。

增材制造技术可实现陶瓷材料复杂构件的整体成形,但构件表面存在“增材痕迹”、多相分布、气孔等缺陷,后续表面精密加工困难,难以满足空间光学探测、半导体制造装备等对高性能碳化硅陶瓷构件的迫切需求。为此,提出化学气相沉积高纯高致密碳化硅涂层修复增材制造陶瓷表面缺陷的新思路。系统研究沉积温度对增材制造碳化硅陶瓷表面涂层硬度、沉积效率、界面结合、微观形貌、可加工性的影响规律。结果表明,随着沉积温度的升高,涂层沉积速率加快,晶粒尺寸和表面硬度增大。但过高的沉积温度会导致涂层内部出现孔隙,致密度降低。沉积涂层与增材基底界面结合良好,当沉积温度1 400 ℃时,界面处生成枝状晶,结合力较大,表面加工性较优。研究采用化学气相沉积涂层方法可有效改善增材制造碳化硅陶瓷的表面质量,为高端装备用高性能碳化硅复杂构件的工程应用奠定了基础。

3D打印SiC陶瓷因其轻质高强、耐高温及优异的力学性能,在航空航天、能源加工等领域受到广泛关注。为改善3D打印的SiC陶瓷表面摩擦性能,采用溶胶法结合离心雾化干燥制备三种不同成分的YSZ-Al₂O₃-CaF₂-C热喷涂用复合粉体,利用大气等离子喷涂技术在陶瓷表面沉积对应的复合涂层（Ca0C0、Ca5C10、Ca10C5）,并详细研究复合涂层的微观结构及其在室温和600 ℃下的摩擦性能和磨损机制。结果表明,三种复合涂层呈典型的层状结构,主要由YSZ、Al₂O₃和m-ZrO₂物相组成,其中Ca10C5和Ca5C10涂层中还有CaF₂、C相。未加CaF₂、C润滑相的Ca0C0涂层在室温和600 ℃下的磨损率最低,但具有最大的摩擦因数。加入CaF₂和C润滑相的Ca5C10和Ca10C5涂层在室温和600 ℃下的摩擦因数均大幅减小,体现出较好的自润滑性能。但加入润滑相后,涂层的硬度降低且涂层内部的孔隙缺陷增加,从而伴随磨损率升高。综合来看,Ca10C5涂层具有较低的摩擦因数（室温下0.239、600 ℃下0.175）和较低的磨损率（室温下1.02×10^-5 mm³ / (N·m)、600 ℃下0.84×10^-5 mm³ / (N·m)）,体现了良好的自润滑和耐磨性能,其磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损。

表面纳米化可以显著改善金属材料的表面力学性能,并促进氮、铬等原子的热扩散,文中尝试采用表面纳米化技术改善金属基体/硬质薄膜的力学性能。对304不锈钢采用表面机械研磨处理获得纳米晶粒表层,采用多弧离子镀镀方法在表面纳米化和粗晶粒的304不锈钢基体上沉积CrN薄膜。对两种膜基体系采用X射线衍射、显微硬度测试、压入法和划痕法膜基结合性能评价。结果表明,表面纳米化影响了CrN膜层的组织结构,明显提高了膜基体系的硬度和承载能力,还改善了膜层的韧性,膜基结合性能也得到提高。

受猪笼草的启发,润滑液体注入的多孔表面（Slippery liquid-infused porous surfaces,SLIPS）利用液体润滑替代气体润滑,弥补了超疏水表面耐久度差、耐压能力低等缺陷。SLIPS具有良好的低粘附特性、自修复性、极端压力稳定性等优异特性,可被广泛应用于工业防除冰、防除霜、液滴发电等重要能源应用领域。由于SLIPS在应用工况中常伴随着与液滴的相互作用,系统研究SLIPS与液滴的相互作用机制,对于在不同应用工况下准确使用SLIPS至关重要。首先介绍了SLIPS的组成要素和制备方法,总结了液滴撞击SLIPS的动力学现象。进而对液滴撞击过程的铺展动力学、回缩动力学和接触时间进行了理论分析。其中,润滑剂黏度、润滑层厚度、基底表面润湿性对液滴回缩动力学表现有显著影响,而对惯性力主导的铺展动力学表现影响较小。最后,总结了SLIPS在工业防除冰、防污、集水和发电领域的应用和优势,并展望了液滴撞击SLIPS的研究方向和应用前景,为进一步利用SLIPS在重要能源应用领域提供关键物理原理的理解和使用指导。

热障涂层是先进航空发动机普遍采用的热防护手段,随着发动机工作温度提高,涂层的工作环境也愈发严峻,研究涂层在高温、高温度梯度条件下的失效模式对提高涂层在服役环境下的工作寿命具有重要意义。采用大气等离子喷涂法在GH3536基体上制备陶瓷层厚度为0.12 mm的Gd₂O₃-Yb₂O₃-Y₂O₃共掺杂ZrO₂热障涂层,对涂层的微观组织和物相组成进行表征,设计搭建保证涂层面层高温、背部低温的水冷热冲击试验平台,讨论涂层在高温、高温度梯度条件下的失效机理。结果表明：在涂层面温约为2 350 ℃的高温热冲击试验后,单次长时试验涂层寿命大于1 200 s,多次短时试验涂层寿命为3次;涂层沿厚度方向表现出明显的梯度烧结现象,表层发生严重烧结,孔隙率和晶粒尺寸沿厚度方向均呈梯度分布;在单次1 200 s热冲击试验后,涂层仍保持单一立方相,高温相稳定性好;在多次25 s热冲击试验后,随着试验次数的增多,烧结区深度增加,垂直裂纹数量增多,横向裂纹宽度增大、长度增长;涂层在高温、高温度梯度条件下失效是由高温烧结、热失配应力和热生长氧化物共同导致的。通过高温、高温度梯度条件下的热冲击试验模拟涂层的服役环境,分析涂层在高温、高温度梯度服役条件下微观结构的演变过程,明确了涂层在服役环境下的失效机理。

针对深井钻机刹车盘的工况条件，采用激光熔覆技术在35CrMo钢表面分别制备Fe基涂层和含Cr₃C₂的Fe基合金复合涂层，研究了2种涂层的组织结构、显微硬度及耐干滑动摩擦磨损性能。结果表明，Fe基涂层以亚共晶方式结晶，在初生柱状固溶体枝晶间存在大量网状共晶组织，主要由γ–Fe、Cr₇C₃及少量的Cr–Fe固溶体等组成。Fe基复合涂层中Cr₃C₂大部分溶解，枝晶凝固特征保持不变，枝晶组织明显细化，主要由γ–Fe、Cr₇C₃及少量的Cr–Fe固溶体及较少量未熔的Cr₃C₂等组成。Fe基复合涂层的显微硬度及其摩擦磨损性能优于Fe基涂层。

介绍了激光熔覆技术和激光再制造技术的特点。激光熔覆技术是激光再制造技术的基础技术之一，具有结合强度高、热影响区小、热变形小、可控性好等技术特点，以激光熔覆技术为主要技术的多种加工技术同再制造产品相结合形成的激光再制造工程技术是再制造工程技术的重要组成部分，具有优质、高效、节能、节材、环保的基本特点，该技术的兴起和发展为我国重大机械装备和部分进口设备的修复和改造提供了新的技术手段。在我国，激光再制造技术广泛应用于石化、冶金、电力等行业。列举了激光再制造机械设备的典型案例，指出在我国开展重大装备的激光再制造，不仅具有广阔的市场前景，而且具有重大的经济效益和社会效益。

工业生产中管筒件内表面的工作环境恶劣,对腐蚀和磨损等方面的性能有更高要求。为改善管筒件的内表面性能,采用管尾添加辅助阳极的高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术对内径40 mm、长度120 mm碳钢管进行内壁Cr涂层制备。探究辅助阳极电压对Cr靶放电特性和管内Cr沉积的可达深度、相结构及其力学性能的影响规律,分析外加辅助阳极后管内等离子体分布情况,并建立理论模型。结果表明,较高的辅助阳极电压下,基体电流有所增加,特别在管尾位置处。随着辅助阳极电压升高,管内Cr沉积可达深度整体提高,膜层致密度提升。Cr膜的涂层硬度和弹性模量均随着辅阳电压的提高先上升后下降。当辅助阳极电压40 V时,Cr涂层可达深度最好,具有最高的硬度和弹性模量。在HiPIMS放电条件下,辅助阳极可以通过牵引电子实现对等离子体定向输运的调控,并显著提高管尾等离子体密度。实现了在管筒件内表面沉积Cr涂层,满足了管筒件内表面在恶劣环境下广泛应用的需求。

二氧化钛纳米管（TiO₂ NTs）作为一种新型表面改性材料,因其独特的纳米结构、高比表面积及优异的抗菌和药物缓释能力,已成为生物医用材料研究的热点。系统综述TiO₂ NTs的构建方法及其在抗菌领域的应用进展,重点分析纳米管在细菌感染控制中的作用及其对药物释放的调控机制。同时,探讨多种抗菌剂的分类及负载方法,包括物理吸附、层层自组装和溶液浸渍等技术,并分析封接技术在提升药物释放效率中的关键作用及影响因素。尽管TiO₂ NTs在抗菌性能和生物相容性方面展现出巨大潜力,其实际应用仍面临结构稳定性、药物释放精准度及长期安全性等挑战。未来研究应聚焦于优化纳米管设计、开发多功能复合材料并通过临床试验验证其长期效果,以进一步推动其在医学领域的广泛应用。

旨在探讨摩擦伏特效应及其在能量收集与智能传感器中的应用。半导体异质结界面发生滑动时,摩擦会激发界面电 子-空穴对,电子-空穴对在半导体界面电场作用下发生定向迁移,产生直流电,这一过程被称为摩擦伏特效应。基于摩擦伏特效应的机械能收集器件被称为摩擦伏特纳米发电机。摩擦伏特纳米发电机能够直接输出直流电,且具有低阻抗的输出特性,因此受到广泛关注。首先阐述摩擦伏特效应的内涵,总结摩擦伏特效应研究中的关键科学问题：电子-空穴对激发机制与界面电场形成机理。其次介绍摩擦伏特效应在能量收集以及智能传感方面的应用及其优化方法。围绕摩擦伏特效应中的能量传输规律,提出摩擦伏特效应研究中的摩擦学问题以及表界面工程问题,以及几何结构非对称和摩擦诱导界面非对称因素对摩擦伏特效应存在潜在贡献的观点。最后指出摩擦伏特效应未来的研究将呈现多元化、智能化的发展趋势,优化材料的表面结构、提高稳定性、输出功率以及耐久性将成为摩擦伏特纳米发电机发展的关键方向。通过这些技术突破,稳定性、输出功率以及耐久性全面提升,摩擦伏特效应有望在实际应用中得到广泛部署,并在智能传感、环境监测、可穿戴设备等领域发挥重要 作用。

铝合金材料比强度高、易于加工,但表面硬度低,耐磨性差,其表面经硬质阳极氧化处理后具有耐磨、绝缘及耐腐蚀性等,广泛应用于航空作动系统。然而,硬质阳极氧化膜层（硬氧膜层）存在孔隙率大、表面粗糙度及摩擦因数高等问题,易加剧摩擦配副磨损而泄漏,严重制约其实际服役。为了改善铝合金硬质阳极化膜层表面粗糙度,提升其减摩性能以满足新一代航空作动部件对减重及高机动性的服役需求,利用原位合成技术在铝合金表面制备复合PTFE硬氧膜层,研究表面粗糙度对其表面复合PTFE硬氧膜层和传统硬氧膜层不同配副方式下摩擦磨损行为的影响,并对复合PTFE硬氧膜层耐磨性能进行工程化模拟验证。研究结果表明：复合PTTE硬氧膜层较传统硬氧涂层更加致密,且硬度更高;其摩擦因数（0.08）较传统硬氧涂层（0.14）降低约40%,磨损量则降低2个数量级;在产品功能性试验中未发现脱落,磨损量小,能够满足产品性能需求;在产品实际使用中具有自抛光效应,这更有利于缩短产品生产周期及大幅度降低成本。提出一种更有利于缩短产品生命周期、大幅降低成本的复合硬氧膜层工艺,并在产品功能性试验中得到检验,在工程化应用中具有重要的推广意义。

超疏水涂层在防结冰、防腐蚀等领域具有广阔的应用前景，然而目前仍无法大规模制备稳定的超疏水表面。提出一种操作简单、成本低廉的方法，在铝合金基材上通过一步喷涂法制备出耐磨超疏水涂层。首先在铝合金基体表面涂覆环氧树脂粘结层，待其达到半固化状态时，喷涂硬脂酸修饰的微米 SiO₂ 和纳米 TiO₂ 粒子混合悬浮液，固化后该涂层与水的接触角为~ 155.4°，滚动角为~3°，实现了超疏水性。试验结果表明，该超疏水涂层具有较好的耐磨耐久性，在胶带剥离、砂纸摩擦、 紫外光长时间照射以及不同 pH 液滴等多种测试条件下仍具有良好的超疏水性。此外，此超疏水涂层在极端寒冷的天气下可以显著延缓水的冻结时间。环氧树脂和疏水颗粒的协同防腐作用使超疏水涂层在海水中表现出良好的防腐蚀性能。所制备的超疏水涂层还具有优异的自清洁特性，且因 TiO₂ 粒子本身的光降解性能，该涂层还可用于光降解污染物和净化水质。这种简单、环保的超疏水涂层在防结冰、防腐蚀等方面具有潜在的应用前景，可为克服传统超疏水表面使用耐久性差的问题提供解决思路。

以四靶闭合场非平衡磁控溅射方法制备C/Cr镀层，用球痕法测量镀层厚度，研究了镀层厚度及均匀性随靶基距的变化规律，并探讨了靶基距影响镀层厚度的机理。结果表明：靶基距对镀层厚度有明显影响；镀层厚度随靶基径向距增大而显著减小，随靶基轴向距的增加变化不大；试样放置位置越靠近真空室中心区域，镀层厚度均匀性越好；磁场空间分布和粒子迁移中的散射碰撞是导致靶基距影响镀层厚度的主要原因。

阐述了再制造工程与现代钢铁产业的关系。借助再制造工程体系的先进表面技术和先进设计与管理方法，可以使钢铁设备不断得到技术改造, 延长其寿命和报废期限，提高钢铁设备的档次和附加值，是实现高效、绿色钢铁发展模式的重要途径。介绍了电镀、热喷涂等表面技术在连铸结晶器、各种辊类钢铁设备上的应用与发展，通过表面技术获得的再制造钢铁设备产品具有优异的性能和良好的经济、社会效益。

热障涂层（Thermal barrier coatings, TBCs）是一种应用于航空发动机、地面燃气轮机等动力装备的高效功能性隔热涂层，具有低导热系数、良好的高温相稳定性和断裂韧性等优点。随着动力系统强化程度的不断提高，关键部件常常在极端高温环境下服役，容易导致涂层发生开裂、分层、退化而过早失效。然而，目前关于长寿命热障涂层的失效机制、材料选择及结构设计缺乏相关系统总结。总结几种典型的热障涂层失效机制：残余应力失效、高温烧结失效、钙-镁-铝-硅酸盐（CMAS）渗透腐蚀失效和热生长氧化层（TGO）失效，提出减小涂层内部孔隙率、缩小层间热膨胀系数差、降低表面粗糙度等抑制涂层失效的方法。据此，从顶部涂层的材料选择与结构设计两方面阐述热障涂层的研究进展。从材料选择角度，归纳氧化锆和部分钇稳定氧化锆（YSZ）在长时高温环境下出现的问题，总结近年来的一些先进涂层材料，包括氧化物稳定氧化锆、A₂B₂O₇型氧化物、稀土钽酸盐以及自愈合材料。从结构设计角度，介绍不同涂层结构的制备方法，分别从微观结构、耐腐蚀性、涂层内部热应力、 热循环寿命等方面对层状结构、柱状结构、纳米结构和功能梯度结构进行归纳。综述相关研究现状不仅能指出现有研究的不足及未来研究的发展方向，还能为开发更高抗腐蚀性、更好隔热性和更长寿命的新一代 TBCs 提供理论依据。

氮化碳薄膜因其低摩擦因数低磨损的优异摩擦学性能,被认为是一种理想的固体润滑材料,但其超低摩擦起源尚未得到充分探讨,使其在润滑领域的工程应用受到限制。利用高功率脉冲磁控溅射法（HiPIMS）在Si基底上制备系列不同氮含量的CN_x薄膜,与直径为6.0 mm的 440C 摩擦对偶球组成摩擦配副体系,使用旋转模式CSM TRB3摩擦机研究惰性气体环境下 CN_x 薄膜的摩擦学特性,在相同摩擦学条件下（1 N,200 rpm,RH<3%）,引入预磨合的方法进行摩擦学研究。利用纳米硬度、X射线光电子能谱、激光共聚焦拉曼光谱、场发射扫描电镜及CSM摩擦试验机等,分别评价CN_x薄膜的结构、表面形貌、力学及摩擦学等性能。结果表明N元素的引入对CN_x力学性能的影响复杂,N含量的不同直接导致对应CN_x薄膜力学性能和结合力的提高或降低。CN_x 薄膜在预磨合后获得更低的摩擦因数和磨损率,证明预磨合是行之有效的减磨降损手段,结合对球斑和磨痕的物理化学分析推断,预磨合过程中潮湿大气中的水、氧以氢氧类基团吸附在DLC薄膜表面终止悬键,以及摩薄膜表面 C、N 网络重构,偶球面上的碳氮转移膜和重构后形成的低剪切顶层富sp² 磨痕的协同作用实现了超润滑状态。研究为不同氮含量的CN_x薄膜摩擦学行为及其超低摩擦工程应用提供了参考。

常规氮化物涂层已不足以应对日益提高的表面防护需求,近年来高熵氮化物涂层因其优异的性能受到业界的广泛关注。纳米多层结构作为优化硬质耐磨涂层微观结构和性能的有效策略,在涂层的设计和制备中展现出巨大的潜力和应用前景。采用电弧离子镀技术,通过工艺参数优化实现等离子体成分空间分布调控,制备了具有自组织纳米多层结构的AlCrNbSiTiN高熵氮化物涂层,系统研究其结构、硬度、摩擦及耐腐蚀性能,作为对比还制备了纳米多层AlCrNbSiTiN / CrN涂层和单层CrN涂层。结果表明CrN涂层、AlCrNbSiTiN涂层和AlCrNbSiTiN / CrN涂层都为面心立方结构,自组织纳米多层结构AlCrNbSiTiN涂层调制周期12 nm,纳米多层结构AlCrNbSiTiN / CrN涂层调制周期24 nm。AlCrNbSiTiN涂层硬度最高为34.5 GPa,H / E和H³ / E*²值分别为0.076和0.166。AlCrNbSiTiN / CrN涂层摩擦因数最低为0.389,CrN和AlCrNbSiTiN涂层摩擦因数分别为0.437和0.514。AlCrNbSiTiN / CrN涂层腐蚀电位为-47 mV,AlCrNbSiTiN涂层腐蚀电位最负为-157 mV。AlCrNbSiTiN涂层的临界点蚀电位为883 mV,钝化区宽度为943 mV,腐蚀电流密度和钝化区电流密度分别为2.49×10^-8 A / cm²和1.41×10^-6 A / cm²,且表面点蚀坑尺寸最小、数量最少,耐腐蚀性能优于AlCrNbSiTiN / CrN涂层和CrN涂层。基于研究结果,通过等离子体成分的空间分布调控,采用电弧离子镀技术可以制备综合性能优异的自组织纳米多层高熵氮化物涂层,这为纳米多层结构涂层的制备提供了新思路。

机器学习作为人工智能领域的核心分支，通过算法分析数据，从中发现规律和模式，进而做出预测和决策，近年来在激光熔覆领域得到广泛应用。激光熔覆过程中形成的各类缺陷严重影响熔覆层的质量与性能，熔覆质量的可靠性与可重复性是激光熔覆技术面临的最大挑战。数据驱动的机器学习算法可用于激光熔覆过程监测与缺陷检测、反馈调控熔覆工艺、优化抑制熔覆缺陷，已成为本领域的研究热点。综述激光熔覆过程中产生的缺陷类型与成形机制，概述激光熔覆过程中产生的信号特征及其监测原理与手段，总结机器学习方法在激光熔覆过程中信号特征提取、缺陷分类识别与预测的研究进展，归纳缺陷检测的典型机器学习模型与算法。结果表明，机器学习算法可有效用于激光熔覆涂层缺陷检测，构建特征信号与涂层缺陷及熔覆工艺间的关系。目前研究采用的机器学习算法以监督学习算法为主，无监督和半监督学习算法对数据标注要求低，已在激光熔覆过程监测领域获得关注，并展现出巨大的潜力。研究结果为机器学习方法在激光熔覆领域的研究指出了热点与方向。