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 ℃。

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.

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。

阐述了徼纳米减摩自修复材料的分类、作用机理及研究现状,提出目前微纳米减摩自修复技术发展中的关键问题是建立准确的自修复评价方法及评价指标;合理解决微纳米颗粒在油性介质中的分散与稳定难题;根据设备的润滑工况选择合适的材料及使用工艺;深入开展自修复机理研究,进而实现磨损尺寸自修复等.

作为新一代超宽禁带半导体材料,单晶金刚石（SCD）凭借其优异的物理特性（禁带宽度5.5 eV,击穿场强9.9 MV / cm,热导率22 W /(cm·K)）,被视为突破硅基集成电路性能极限的理想材料。然而,其极高硬度（莫氏硬度10）和极强化学惰性使其表面加工面临重大挑战,特别是晶圆级平坦化技术已成为制约金刚石集成电路发展的关键瓶颈。聚焦集成电路制造需求,系统评述了单晶金刚石抛光技术的最新进展,重点分析了机械类、高能束和多场耦合三大类抛光方法的材料去除机理、影响因素及局限性。机械类抛光（如机械抛光和超声波辅助抛光等）工艺过程简单,但硬对硬摩擦易引入表面损伤,难以实现亚纳米级抛光;高能束抛光（如激光抛光、离子束抛光和等离子体抛光等）利用高能粒子代替磨粒来抛光,这类抛光存在选择性差、热影响区深、高能粒子注入等问题,难以实现低亚表面损伤及亚纳米级平坦化;多场耦合抛光（如化学机械抛光和等离子体辅助抛光等）通过场间耦合效应实现表面平坦化,但抛光工艺复杂且速率较低。尽管现有技术在不同应用场景中取得了一定进展,但仍无法完全满足亚纳米级精度、低损伤、高速率的抛光需求。未来的研究应致力于开发新型抛光技术,结合多种抛光方法的优势,推动单晶金刚石在高端芯片制造领域的广泛应用。

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。

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。

面向现场复杂环境的移动式增材修复与再制造技术面临着作业环境与对象多约束、修复材料质域离散、修复质量准确调控与评估三个方面的挑战,以解决面向现场的移动式增材修复与再制造技术共性基础性问题为目标,阐述现场移动式增材修复与再制造技术的内涵及面临的挑战,详细概述现场移动式增材修复与再制造系统构成和主要功能,系统分析移动式增材修复与再制造技术主攻方向及技术路线,通过突破特殊环境或无法拆卸装备关重件的现场增材修复与再制造的关键技术点,开发满足现场作业要求的移动式装备,建立设计、材料、工艺、装备等一系列新的技术体系,可为能源化工、重载机械、航空航天等领域重大装备损伤零件现场优质高效修复提供技术支撑。

芯片作为数字经济的基石,朝着集成化、低功耗化、智能化、功能化方向发展。化学机械抛光（Chemical mechanical polishing, CMP）是实现芯片表面超光滑、无缺陷的全局和局部平坦化制造的关键使能技术。抛光液中的磨料是化学和机械作用协同实施的“桥梁”,是CMP实现多种材料高效率、原子级光滑制造的关键,成为抛光液研究的重要一环。人们致力于开发用于芯片制造的高性能磨料,并取得了长足的进步。首先介绍了磨料在CMP材料去除中的作用机理和对抛光性能的影响,总结了典型磨料如SiO₂、Al₂O₃、CeO₂和金刚石在芯片CMP中的相关研究进展,重点介绍了不同种类磨料在CMP中的应用和改性策略。此外,还讨论了新型磨料与能场辅助抛光技术的结合和纳米尺度下磨料的CMP行为的研究新热点。同时对磨料在芯片CMP中的应用进行了前瞻性展望,旨在为后续研究提供有力的理论支撑与指导方向。

新型智能润滑材料和表面具有按需响应、主动应变的特征,这种类生命体自调节机制赋予在役摩擦副自主感知外界环境刺激并进行界面润滑状态自适应调控的功能,为航空航天、军事武器等高端装备“在线感知-决策-执行”转型升级提供了新解决方案。同时,人工智能（AI）驱动的润滑材料逆向设计革新了传统试错模式,实现了摩擦副表面润滑基于需求的高效靶向定制,为构建满足各类复杂工况的高性能、高可靠润滑材料和表面体系提供了新路径。润滑材料和表面智能化发展正在逐渐重构机械表面界面科学研究范式,有望为前沿润滑理论和技术研究提供新的突破口。以智能润滑材料和表面技术及其AI创制为切入点,梳理具有自润滑、自修复、自诊断等功能的润滑材料和表面研究现状,以及AI加速其逆向设计的前沿进展,并对未来先进表面润滑材料智能化发展趋势进行展望。

为促进HVOF喷涂纳米WC-12Co涂层在工业上的应用,采用HVOF喷涂法分别制备了纳米和微米结构WC-12Co涂层.研究了涂层的结合强度,测试了两种涂层的显微硬度及耐冲蚀磨损性能,并利用扫描电镜对喷涂粉末、涂层显微组织、冲蚀表面形貌进行了分析.研究结果表明：两种涂层中纳米涂层显微硬度是普通涂层的1.5倍,最高达到1610 HV,纳米涂层中W C颗粒的分布更均匀,冲蚀率是微米级涂层的1/2左右,性能更优越.

综述了双层辉光等离子单元渗技术、多元渗技术、复合渗技术的研究成果及主要应用实例。结果表明，双层辉光等离子渗金属技术能成倍提高零件表面的耐磨性或耐蚀性、抗氧化性，从而延长零件乃至整机的使用寿命，对节能、节材、保护环境以及降低机具运行成本发挥着重要作用。

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。

超疏水性在调控材料表面功能特性方面具有广阔的应用前景,超疏水表面的黏附性对水滴在其表面上的动态行为有重要影响。通过控制表面微结构、化学成分以及外界刺激等,可实现对超疏水表面黏附性的调控,该技术可广泛应用于微流体调控、防尘防污和雾气收集等领域。从自然界中具有特殊黏附性的超疏水生物体表面出发,系统探讨水滴与超疏水表面之间黏附行为的产生机制、调控理论及表征技术。在此基础上,综述近年来在调控超疏水表面黏附性方面的主要研究进展。研究表明,通过调整激光加工参数改变表面微结构、调控表面化学成分以控制表面能,均可实现对超疏水表面黏附性的精确调控。此外,借助外部刺激（如光照、磁场、温度等）还可实现超疏水表面黏附性的动态可逆调控。最后,探讨超疏水表面黏附性调控技术在智能响应材料和表面科学融合创新等方面的应用价值,强调其在自清洁、液体操控及药物运输等领域中的发展 潜力。

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。

钛合金因其高强度和优异的耐腐蚀性能,在航空航天、生物医学等领域得到广泛应用。然而,钛合金难加工特性导致传统磨削表面质量差、材料去除率低等问题。为克服传统磨削钛合金工艺的局限性,能量场辅助加工技术逐渐成为研究热点。其中,超声辅助磨削通过高频微幅振动与常规磨削运动耦合,在工件与刀具之间形成周期性“接触-分离-接触”加工模式,改变材料去除机制,显著降低磨削力与磨削温度,提高工件的表面完整性。系统回顾和总结钛合金超声辅助磨削材料去除行为研究进展,涵盖耦合运动特性模型、材料去除机理、切削力模型、工具磨损机理与预测模型、表面创成与损伤演化机理,并探讨超声多能场协同作用下的材料去除行为。研究表明,超声辅助磨削可提升表面完整性30%~50%,降低刀具磨损40%,为钛合金的高效、精密、低损伤加工提供理论指导与工程应用前景。

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。

碳化硅具有低膨胀系数、高热导率、抗辐照等诸多优良特性,其制备的刹车材料近年来在轿车和飞机等制动系统中得到广泛应用。然而,碳化硅的硬度很大,使用传统加工工艺很难对其进行加工。同时,碳化硅的本征亲水特性使其表面易产生污垢和结冰,进而缩短材料使用寿命。提出一种激光-化学复合加工工艺制备超疏水碳化硅材料表面,通过纳秒激光烧蚀在碳化硅材料表面构造微纳结构,利用硅烷乙醇混合溶液修饰和热处理工艺,成功制得超疏水表面。通过激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对超疏水碳化硅材料表面形貌进行表征,并根据EDS能谱和XPS能谱分析表面化学成分,阐明表面结构和表面化学对于表面润湿性的影响机理。超疏水碳化硅材料表面在性能表征试验中表现出优异的自清洁性、抗腐蚀性、抗结冰性和耐磨损性,这表明该激光-化学复合加工工艺能够制备性能稳定的超疏水碳化硅材料表面,最终得到一种性能良好的碳化硅材料表面的制备理论与方法。研究工艺成本低,有望为未来碳化硅的激光功能化制备工艺奠定基础,拓展碳化硅在不同领域的科学研究和工程应用。

随着集成电路、功率器件等高端半导体器件向微型化与高性能化发展,单晶硅、碳化硅、氮化铝、氧化镓、氮化镓等半导体材料的超精密加工面临原子级精度需求。作为半导体基片平整化与减薄加工的核心工艺,原子级磨削技术直接决定了器件的使役性能,成为制约芯片制造精度的关键技术瓶颈。为了实现半导体基片的原子级磨削加工,需要对半导体基片超精密磨削理论和工艺全面深入的理解。围绕半导体基片原子级磨削加工的表面材料去除机理和加工工艺两个方面,对国内外研究现状进行了系统的论述与总结,分析了目前半导体基片原子级磨削技术面临的难题及未来的发展趋势,以期为后续相关技术的深入研究提供理论支撑。

堆焊和热喷涂作为现代材料表面工程领域的核心技术,在工业制造与装备修复中发挥不可替代的作用。以堆焊技术向表面工程融合并拓展的历程回顾为切入口,重点阐述堆焊及热喷涂领域近10年来关键技术现状和发展趋势。在堆焊领域,从材料、工艺和设备等方面对电弧堆焊、高能束堆焊和特种堆焊技术的技术发展现状进行阐述,并对堆焊技术在各行业中的应用状况进行介绍。在热喷涂领域,针对冷喷涂、等离子喷涂物理气相沉积、悬浮液等离子喷涂、爆炸喷涂等当前技术研究热点进行简要介绍,对热喷涂耐磨涂层、热障涂层、耐蚀涂层和功能涂层的应用进行概述。针对堆焊及热喷涂技术未来的发展趋势,指出高端装备堆焊材料、复合堆焊技术以及堆焊过程的自动化、智能化和柔性化是未来堆焊技术的发展方向;开发新材料和新工艺以及提高涂层致密性是热喷涂技术的发展方向,可为堆焊和热喷涂技术发展和行业应用提供理论支撑与方向指引。

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。

热喷涂镍基复合涂层作为表面防护关键材料,其耐磨性和耐腐蚀性能提升对工程安全与经济性具有显著价值,但涂层内部缺陷控制仍然是制约其发展的核心挑战,因此减少涂层微观缺陷是当前提高涂层性能领域的研究热点。综述目前热喷涂镍基复合涂层研究进展。首先,归纳热喷涂镍基复合涂层成形过程中孔隙与裂纹的形成机理：金属 / 陶瓷相凝固收缩差异、粉体原生孔隙及熔滴裹挟气体形成孔隙;热应力集中、脆性颗粒冲击及界面结合力不足导致裂纹。进一步分析微观缺陷对涂层性能的影响：孔隙增加表面粗糙度并促进裂纹扩展,降低耐磨性;裂纹与孔隙连通形成腐蚀通道,加速涂层与基体界面腐蚀失效。最后针对上述问题,从粉末原料（如高能球磨、等离子球化、包覆结构设计）、工艺优化（磁场辅助喷涂、热处理、多层结构设计）及陶瓷颗粒尺寸 / 含量调控等方面总结缺陷优化方法。从“缺陷形成-性能衰减-工艺调控”角度总结热喷涂镍基复合涂层研究现状,针对涂层的成分设计与制备技术的发展进行展望,为未来突破涂层长效防护瓶颈提供了理论借鉴。

高速飞行器热端部件在服役过程中承受着严苛的热力氧耦合烧蚀破坏作用,研发新型超高温热防护涂层材料至关重要。超高温硼化物-碳化硅体系陶瓷材料自美国国家航空航天局首次公开以来,因其超高熔点、优异的热导率和抗氧化烧蚀性能,已成为飞行器热端部件热防护领域的关键应用材料。总结工程用ZrB₂ / HfB₂-SiC材料高温域氧化膜结构特点及SiC耗尽层失效机制。在此基础上,全面梳理难熔金属硅化物、稀土化合物及其他改性相（硼化物、碳化物、氧化物及金属／非金属单质）在氧化膜致密化、玻璃相黏度调控和SiC耗尽层抑制等方面对超高温硼化物-碳化硅基陶瓷抗氧化烧蚀性能的增强机制。指出氧化膜动态演化机制与定量评价、数据驱动改性相筛选与性能预测、主动-被动协同热防护新机制探索是超高温硼化物-碳化硅基热防护涂层材料今后的重点研究方向。

随着科技的不断进步,先进光学与集成电路等领域对光学元件的加工精度要求日益严苛,已经由纳米级材料去除提升至亚纳米级精度。然而,当前主流的传统加工技术,如化学机械抛光（CMP）、液体射流抛光（FJP）、磁流变抛光（MRF）以及离子束抛光（IBP）等,均存在各自的局限性,难以实现原子级光滑表面的制造目标。因此,如何制造出具有亚纳米级表面粗糙度且低亚表面损伤的光学元件,已成为当前亟待解决的技术难题。在不断探索新技术的过程中,气体团簇离子束（GCIB）技术作为传统离子束技术的革新升级,展现出在超精密加工领域的巨大潜力,有必要对气体团簇离子束技术的原理、辐照特性以及可能的应用展开探讨。说明气体团簇离子束技术的原理; 阐述气体团簇离子束技术所具有的独特辐照特征,包括低每原子能量、高溅射产率、横向溅射效应以及能量密集沉积等。这些特征使其与传统离子束的辐照效应截然不同; 探讨气体团簇离子束技术在抛光、刻蚀、薄膜沉积以及二次离子质谱（SIMS）等领域的应用; 总结气体团簇离子束技术现有的优势与不足,为气体团簇离子束技术的进一步发展奠定坚实基础,推动其在超精密加工领域实现更广泛的应用与突破。

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。

化学机械抛光（CMP）是集成电路制造中实现晶圆表面平坦化的关键工艺。CMP终点检测技术通过实时测量晶圆表面薄膜的厚度以实现抛光压力的动态分区调节,从而精确控制晶圆表面形貌及材料去除率,对于确保抛光质量和均匀性至关重要。系统综述了CMP终点检测技术的研究现状,重点分析了离线检测方法（时间法）与在线检测方法（摩擦力法、光学法、电涡流法）的基本原理、技术特点及前沿进展。根据检测精度、多材料适用性和成本等指标对不同终点检测技术进行了综合评价,揭示了其在CMP工艺中的适用性及局限性。最后,为了满足先进制程对检测精度和可靠性的苛刻需求,探讨了终点检测技术在多物理信号融合、智能监测算法、设备集成化和低成本设计等方面的发展方向。

镍基单晶高温合金因其优异的高温力学性能,常用于航空发动机和工业燃气轮机涡轮叶片。极端服役条件下,镍基单晶高温合金容易出现疲劳、磨损、腐蚀和氧化等损伤,严重威胁航空发动机／燃气轮机服役安全。激光冲击强化作为一种先进表面强化技术,其原理是通过激光诱导冲击波使材料表面发生剧烈塑性变形,改变微观结构,同时引入残余压应力,进而提高合金的抗疲劳性能。当前,激光冲击强化在涡轮叶片用镍基单晶高温合金上已有一定研究,但缺乏系统总结。从不同类型激光冲击强化技术（包括传统大能量激光冲击、无吸收层小能量激光冲击、温激光冲击和飞秒激光冲击）特点出发,对比这些技术对镍基单晶高温合金微观组织和性能的影响以及各自的优缺点,探讨镍基单晶高温合金激光冲击强化领域目前面临的困难和挑战,并对未来发展趋势进行展望。

采用离子镀技术在NdFeB基体上沉积ZrN、ZrN/Zr多层和TiN/Ti多层涂层,考察了其耐腐蚀性能,分析了腐蚀过程.采用静态全浸腐蚀试验(20 % NaCl, 20 ℃)测定其失重曲线,扫描电子显微镜(SEM)分析腐蚀前、后的涂层表面形貌变化及腐蚀过程,用CHI600B系列电化学分析仪测试极化电位.试验发现:未镀层NdFeB基体在4 h后明显失重,随时间延长失重速率增加.施加涂层基体10 h后失重,随时间失重速率增加,但小于未镀层试样.NdFeB基体的自腐蚀电位约﹣1.037 V,腐蚀电流1.69×10-3 A/cm2;施加涂层后自腐蚀电位向正向移动0.131V(TiN/Ti)～0.258 V(ZrN),腐蚀电流10-5～10-6 A/cm2;ZrN/Zr涂层由7层增加到14层后,腐蚀电位提高0.037 V,腐蚀电流降低.结果说明:离子镀沉积ZrN系列涂层显著提高NdFeB耐腐蚀性能.增加ZrN/Zr周期能够提高耐蚀性能.腐蚀源首先在涂层表面缺陷与基体结合部位形成.一旦形成腐蚀源,NaCl晶体即在基体上结晶并生长,随着此过程进行,涂层逐步腐蚀.

热障涂层是航空航天等领域热端部件防护核心技术,高熵化已成为其材料体系重要发展方向,但当前针对高熵化背景下涂层结构演化、损伤机理及创新方向的系统综述较缺乏,难以支撑行业研用协同。梳理涂层应用需求变化,阐释其低热导率阻热与高发射率散热协同的服役机理,分析热氧化物生长等关键损伤机理,重点阐述高熵化涂层的创新方向——结构梯度化与复杂化（突破传统单一结构局限）、粘结层与面层材料多元化及高熵化（解决传统材料高温失效问题）,并展望计算材料科学驱动的多主元涂层设计及难熔高熵涂层应用前景。研究表明,高熵化可显著提升涂层高温稳定性与抗损伤能力,是高性能涂层研发关键路径。研究结果填补了高熵化背景下涂层“结构-机理-方向”系统整合空白,解决了该领域综述缺乏系统性的问题,能为涂层研发提供指导,助力研用协同。

超精密表面磨抛是制造高端氮化铝基宽禁带半导体芯片及器件的关键工艺。氮化铝为硬脆难加工材料,采用传统纳米磨削等工艺对其加工存在效率低和易损伤等难点。引入超声振动可以提高磨削加工中工件材料的去除率、降低其亚表面损伤。然而,目前对氮化铝超声振动辅助纳米磨削去除机理的认识尚浅,振幅和频率的影响规律和微观作用机制不明。为此,开展了不同条件下氮化铝表面超声振动辅助单金刚石磨粒纳米磨削过程的分子动力学仿真,从原子层面探究振幅和频率对纳米 / 亚纳米级材料去除和亚表面晶格损伤的作用机制。研究结果表明：增加振幅或频率可在降低磨削力的同时,提高材料去除率,降低表面粗糙度和亚表面晶格损伤。随着振幅的增大,磨削力线性减小,去除体积线性增大,位错分布范围减小,材料去除行为由单一的塑性域去除逐渐向复合去除方式转变。当频率达到1 GHz时,磨削力急剧下降。在超高频振动的影响下,工件局部出现高温,同时磨粒的冲击作用显著增强,导致去除体积大幅增加。此时,磨削表面呈现出均匀稳定的原子层状剥离现象,亚表面则近乎零损伤,无位错和非晶结构。研究结果可为硬脆半导体材料高效率、低损伤的超精密磨削加工工艺条件优化提供理论参考。

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。

团簇离子束是带电的团簇，可以在电场、磁场作用下加速、传输或偏转，形成几个eV到几个MeV能量的离子束。文中阐述了团簇离子束的基本概念、产生方法和主要应用。大尺寸气体团簇和硼基团簇必须用高压气体超声绝热膨胀方法产生，然后通过电子碰撞电离形成团簇正离子。硼团簇用于超浅结制备，实现了结深为10~20 nm的超浅注入；包含数千原子的大团簇则被用于半导体的表面平化，获得了粗糙度在0.7 nm以下的平滑表面。用铯溅射离子源可以产生几个到几十个原子的负离子小团簇，包括B、C、F、Si及其分子团簇（SiB、GeB）。其中，硼基分子团簇离子束已用于对半导体进行瞬态增强扩散掺杂，与半导体表面的离子注入非晶化工艺相结合，实现了接近纳米量级的超浅注入。碳系团簇最近被用于超薄材料制备，获得了单层和双层石墨烯，并发现团簇离子束引起的非线性辐照损伤对石墨烯的形成具有重要影响。结果表明：团簇离子技术在超大集成电路和新型超薄纳米材料制备等领域具有广泛的应用前景。

类金刚石薄膜（DLC）因其卓越的耐磨性、低摩擦因数、高硬度等特点,在汽车工业、航空航天、机械制造等领域得到广泛的应用。为了延长机械零部件在磨损、腐蚀等环境下的服役寿命,目前开发了多种先进的DLC薄膜性能调控技术,实现了对机械零部件性能的强化。研究领域的相关内容和方法正在不断地丰富和完善,但目前缺少这类综述论文,此类论文对于引领整个行业和领域的发展显得尤为重要。从DLC薄膜的制备技术、工艺参数优化、元素掺杂改性、梯度构筑和表面织构化等方面,系统总结国内外相关耐磨性能的研究工作。大量研究发现,适当调控工艺参数可以提高DLC薄膜的硬度和耐磨性;元素掺杂可以改善DLC薄膜的结构和性能,实现高弹性恢复、低摩擦磨损;梯度构筑可以增强DLC薄膜的附着力、硬度、抗磨损性;表面织构化可以改善DLC薄膜的摩擦学性能。因此,通过精细调控工艺参数、掺杂元素和含量、表面结构设计等,可以有效改变DLC薄膜的微观结构,增强其附着力、硬度和抗磨损性,这些改进有助于延长机械零部件在严苛条件下的使用寿命。通过全面调整DLC薄膜的制造工艺及其他策略,以实现其耐磨性能的全面提升,填补了行业内对DLC薄膜性能优化方面系统性综述的空缺,对相关技术领域的进一步发展具有重要的指导性意义。

单晶碳化硅（SiC）是一种性能优异的宽禁带半导体材料,广泛应用于高功率电子器件和光电子领域。然而,高脆硬性和强化学惰性使得其高效、低损伤抛光难度极大。因此,基于光催化化学机械抛光工艺施加超声振动,研究超声辅助光催化的协同增效机制与多能场作用下材料去除机理,有助于推动多能场协同抛光方法的发展。通过不同频率（0、22、25、28、40 kHz）超声辅助光催化氧化性能表征和静态腐蚀试验,探究超声振动对羟基自由基生成速率和SiC表面氧化程度的影响规律;开展抛光工艺试验,分析材料去除率和表面粗糙度的变化情况。结果表明：施加22 kHz超声振动时,抛光液褪色时间229 s、腐蚀后试件表面氧元素含量2.94at.%、材料去除率503.47 nm / h、表面粗糙度48.28 nm。相对于光催化氧化,超声辅助使褪色时间降低117.90%、氧元素含量提高215.96%、材料去除率提高52.63%、表面粗糙度降低91.30%。在光催化化学机械抛光基础上引入超声振动,可以提高光催化剂活性和磨粒的动能,增强氧化速率和去除效率,实现更加高效的单晶SiC抛光。

化学机械抛光是实现砷化镓原子级精度表面加工的关键技术,其对材料去除的过程由摩擦化学作用主导。因此深入研究化学机械抛光中摩擦化学去除机理,有助于其加工表面质量的提升。借助原子力显微镜分别在酸性环境（pH值约为4）、中性环境（pH值约为7）、碱性环境（pH值约为10）下利用二氧化硅微球针尖对砷化镓表面在进行纳米磨损试验。采用透射电子显微镜对材料去除区域进行表征,同时结合密度泛函理论计算阐明化学机械抛光中的原子去除机制。试验结果表明,碱性环境下,砷化镓表面材料去除最为严重。透射电子显微镜分析结果显示材料去除区域晶格结构完整,表明摩擦化学反应占主导地位。密度泛函理论计算表明,碱性环境中的界面电荷转移最为明显,也表明OH^-通过促进Si-O-Ga键桥形成和削弱Ga-As键的强度导致材料发生去除。研究结论还可为优化其他二元材料的化学机械抛光工艺提供指导。

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.

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。

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。

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。