首页期刊导航|中国表面工程
期刊信息/Journal information
中国表面工程
中国表面工程

刘世参　

双月刊

1007-9289

cse1988@263.net

010-66719584

100072

北京市丰台区杜家坎21号

中国表面工程/Journal China Surface EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>1988年创刊的《表面工程》杂志，1997年由国家科委批准正式更名为《中国表面工程》并在国内外公开发行。《中国表面工程》杂志是中国科协主管、中国机械工程学会主办的科技期刊，其编委会由58位国内外知名专家组成。它主要内容有：热喷涂、电镀、电刷镀、化学镀、离子渗镀和浸没、高能束表面改性、喷丸强化、表面工程技术设计以及纳米表面工程等方面的理论研究、工艺试验、工程应用及前瞻综述等。主要技术和工艺：热处理、热喷涂、电镀、电刷镀、离子渗扩（PVD、CVD）、高能束（激光束、电子束）熔覆、喷丸强化等。《中国表面工程》已经是中国期刊方阵“双效”期刊、中文核心期刊、中国科技核心期刊、中国核心学术期刊（RCCSE）、中国期刊全文数据库收录期刊、中国学术期刊综合评价数据库统计源期刊；同时被五大国际重要数据库收录，如美国《化学文摘》(CA)、美国《剑桥科学文摘》(CSA(Technology))、美国《剑桥科学文摘》CSA(Natural Science)）、俄罗斯《文摘杂志》（AJ）、美国《乌利希期刊指南》（UPD）；且于2008年荣获第三届中国科协优秀科技期刊奖。
正式出版
收录年代

    极端条件润滑耐磨表面工程技术的研究与发展

    陈建敏陈磊李红轩周惠娣...
    1-18页
    查看更多>>摘要：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.

    极端条件苛刻工况润滑耐磨表面工程粘结固体润滑涂层高技术应用高技术装备

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    电磁轨道发射用电枢表面损伤及其防护研究进展

    林永强姚萍屏王兴周海滨...
    19-36页
    查看更多>>摘要：电磁轨道发射装置处于大电流(～MA级)、强磁场(～T级)、高热量(～103 K级)、强作用力(～106 N级)等极端服役工况,电枢作为将电能转化为动能的关键部件,在服役过程中会不可避免地发生一系列损伤,导致电枢与轨道(枢轨)载流摩擦副间的接触特性发生显著变化,从而显著影响电磁轨道发射系统效率和精度.综述了近年来国内外研究者对电磁轨道发射用电枢表面损伤与防护的相关研究进展,阐述电枢损伤的典型特征,归纳电枢损伤的机制,梳理电枢损伤的防护优化策略,探讨电枢损伤及防护的研究趋势.研究表明:电磁轨道发射用电枢损伤主要有三种形式:载流摩擦磨损、热熔化和转捩烧蚀,其损伤的严重程度与形貌受到服役变量及电枢自身参数的影响;电枢损伤机制的模拟与仿真基于接触应力集中、电流密度集中、热量集中等三方面展开,着力于枢轨载流摩擦副间接触方式和特性;电枢损伤的防护优化主要考虑枢轨载流摩擦副结构设计、材料选择、表面涂层等多种因素的影响.电磁轨道发射电枢表面损伤形成的极端苛刻性和多场耦合特性,导致电枢表面损伤的形貌研究尚未能形成系统性和完整性的时空演变规律.仿真复现手段以及与轨道损伤特征的对应关系等的理论分析和试验探索仍有待进一步深入研究.研究结论对提高电枢效能、电枢表面损伤与防护研究及新型电枢材料开发与结构设计具有指导意义.

    电磁轨道发射电枢表面损伤载流摩擦副防护

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    航空发动机压气机转静子高速摩擦机制研究进展

    裴会平杨玉磊姚利盼程冰雪...
    37-56页
    查看更多>>摘要：航空发动机压气机转静子高速摩擦问题已有大量研究,但缺乏相关研究进展的系统介绍.从高速摩擦磨损和能量耗散机制出发,综述相关研究成果,对先进航空发动机安全设计具有重要意义.压气机转静子工作间隙小、线速度高、气流压力温度高,转静子径向碰磨不可避免,这种高速摩擦轻则造成涂层、叶片损伤,重则导致航空发动机"钛火"等严重事故.转静子高速摩擦受侵入速率、摩擦速度、摩擦深度等工况条件和叶片厚度、涂层硬度、材料热物性参数等摩擦配副自身特点的综合影响,摩擦磨损机制主要表现为黏着磨损、切削磨损或氧化磨损等,诸多因素中,侵入速率和摩擦速度的影响最为显著.对于高速摩擦热问题,温升预测是关键,而确定热流分配是难点,在早期基本假说基础上发展的不同热流分配计算方法,能够为摩擦温升预测提供理论依据,结合试验结果修正可提高计算可信度.高速摩擦热的产生会对摩擦磨损行为产生显著影响,而摩擦条件与摩擦机制的改变也会导致明显的能量耗散差别,进而影响摩擦热的生成和摩擦温升.首次从摩擦磨损与摩擦能量耗散角度进行系统综述,讨论引发"钛火"的摩擦热导致的温升计算方法,并提出采用流-热-固多场耦合方法开展研究的新观点.摩擦热的计算、转静子摩擦磨损机制的全面揭示和新型涂层体系的开发具有指导意义.

    航空发动机压气机高速摩擦转静子涂层

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    乏燃料后处理用合金腐蚀行为研究进展

    宋贵康王一查智博公维佳...
    57-76页
    查看更多>>摘要：核电的快速发展带来大量亟待处理的乏燃料,乏燃料后处理的前端溶解工艺与后端高放废液蒸发浓缩工艺均涉及沸腾浓硝酸的使用.其核心设备溶解器和高放废液蒸发器长期服役于强酸、强氧化性环境,合金的腐蚀损伤严重威胁其安全运行.因此,在急需提升乏燃料后处理能力的背景下,针对乏燃料后处理用合金腐蚀行为开展综述研究,具有重要的科学和工程意义.围绕后处理用的三种典型合金:低碳不锈钢、钛合金、锆合金,分别对其腐蚀行为研究进展、影响因素以及应用在后处理领域所面临的主要挑战进行详细的分析总结.详细讨论了低碳不锈钢、钛合金和锆合金在后处理环境中的腐蚀行为及其机理.结果表明,三种合金在硝酸中对应的腐蚀速率依次呈数量级降低,锆合金的腐蚀速率低至104数量级;三种合金在硝酸中的腐蚀行为均受到硝酸温度、浓度、氧化性离子等因素的影响;不锈钢在高温、浓度高于8mol/L或者存在强氧化性离子的硝酸中面临晶间腐蚀问题,钛合金存在三相腐蚀问题,锆合金则在氟化硝酸中腐蚀严重.最后,简要地展望了后处理合金需要重点开展研究的内容.

    乏燃料后处理腐蚀锆合金钛合金不锈钢

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    梯度纳米结构轴承钢的高温摩擦磨损行为

    徐笑笑梁斐张亚平林研...
    77-87页
    查看更多>>摘要：高温轴承作为航空发动机和高铁转向架等重大机械装备的核心支承构件,其表面高温磨损失效成为制约高温轴承可靠性和耐久性的关键瓶颈问题.因此,实现高温轴承表面减摩耐磨对于国民经济和国防安全具有重要的战略意义.采用表面机械滚压技术在CSS-42L轴承钢表面构筑梯度纳米结构(GNG),通过结构表征、高温摩擦磨损测试、磨痕形貌和亚表层结构演化分析研究GNGCSS-42L轴承钢的高温摩擦磨损行为.研究发现,轴承钢最表层的平均晶粒尺寸约为25 nm,并随深度增加而逐渐增大.对GNG CSS-42L轴承钢进行室温(25 ℃)至500 ℃范围内的高温摩擦试验,并与粗晶(CG)CSS-42L轴承钢的摩擦磨损性能相比较.结果表明,在室温25 ℃至350 ℃范围内,相比于CG CSS-42L轴承钢,GNG CSS-42L轴承钢的摩擦因数和磨损率同时降低,而500 ℃下两种材料的摩擦磨损性能几乎一致.通过对两种材料磨痕表面形貌和亚表层结构分析发现,GNG CSS-42L轴承钢的高耐磨性归功于梯度纳米层的高硬度和良好的应变协调能力可以有效抑制应变局域化.500 ℃时,GNGCSS-42L轴承钢磨痕表面发生明显氧化,氧化层的剥落导致材料磨损加剧.研究结果可以为高温轴承表面延寿提供新的研究思路和试验依据.

    梯度纳米结构CSS-42L轴承钢高温摩擦氧化层微观结构演化

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    环氧树脂改性对聚酰胺酰亚胺涂层抗空蚀性能的影响

    张梓轩侯国梁万宏启马俊凯...
    88-101页
    查看更多>>摘要：空蚀是局部高压和热引起的一种极端条件下的材料损伤现象,广泛存在于泵等过流部件中,严重制约着零部件服役寿命.由于航空航天轻量化要求涉及的轻合金耐受温度较低,常在解决空蚀损伤的聚酰胺酰亚胺(PAI)中添加环氧树脂(EP)以降低固化温度,然而这对空蚀性能的影响尚不清楚.针对该问题,分别制备纯PAI涂层(P-280)和不同含量EP改性的PAI涂层(P-200和P-170),通过加速空蚀试验对比研究样品的空蚀性能,采用XPS、TGA、纳米压痕、SEM等表征分析了样品的力学和热学性能以及空蚀作用下的力/热响应行为和涂层空蚀前后的形貌,剖析损坏机理.结果表明,添加EP可使PAI的固化温度显著下降80～110 ℃,但韧性由P-280的8.21 mJ·m-3逐渐降低到P-170的3.18 mJ·m-3,造成涂层在空化载荷冲击下更易发生疲劳开裂.同时,添加EP后的PAI的热稳定性也明显劣化,空蚀30min后,P-170、P-200和P-280样品材料失重5％所对应的温度下降幅度约为15.24％、14.82％和9.05％,进一步加速涂层表面力学性能劣化及空蚀损坏.因此,P-200和P-170在加速空蚀30 min后的质量损失分别为1.7和3.6 mg,是P-280的2.1和4.5倍.综合考虑涂层的固化温度和耐空蚀性能,P-200更适合在轻合金部件表面应用.探究不同涂层的综合性能与空蚀性能之间的关系为PAI涂层的研发提供了新思路.

    空蚀聚酰胺酰亚胺环氧树脂力学性能疲劳机理

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    玄武岩&聚脲复合纤维增强水性环氧树脂涂层的磨/蚀性能

    樊小强陈仕鹏黄宇蔡猛...
    102-111页
    查看更多>>摘要：高性能树脂涂装于装备,保障其在多变环境与工况下全寿命周期高功效服役.然而,传统水性环氧树脂涂层固化特性及工艺引起的内部微缺陷现象会导致涂层快速丧失对结构件的长期保护作用,难以满足涂装防护的防腐耐磨需求.对此,综合聚脲纳米纤维和玄武岩纤维的结构与性能优势,利用聚合物原位生长技术在玄武岩纤维表面均匀包覆聚脲纳米纤维,成功研制玄武岩&聚脲复合纤维,并与环氧树脂共混得到复合涂层.依据摩擦学、力学和耐候性能等典型服役参数测试结果,分析复合纤维对水性环氧涂层防护性能的强化模式和作用机理.相比于单一玄武岩纤维树脂涂层,复合纤维涂层在3.5wt.％NaCl溶液中浸泡72 h后涂层阻抗值提升了近35倍,盐雾试验21 d后表面状态完整无明显腐蚀现象.同时,凭借玄武岩纤维的强化作用,玄武岩纤维承载了摩擦副的交变应力,吸收了涂层变形过程中的能量,复合纤维涂层磨痕宽度降低约200 μm,磨损率降低约78％.研究成果验证了纤维/环氧树脂复合体系解决水性环氧涂层"磨-蚀"问题的可行性,可为进一步优化纤维/环氧树脂复合涂层制备工艺、探究纤维位向分布对复合涂层综合性能影响规律及强化机理奠定基础.

    纤维环氧树脂复合物摩擦磨损

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    机器学习在激光熔覆涂层缺陷检测中的研究现状与进展

    陈儒森吉小超张梦清于鹤龙...
    112-137页
    查看更多>>摘要：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.

    激光熔覆机器学习缺陷检测人工智能

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    氟化石墨改性PFPE润滑脂极端环境摩擦学性能

    霍丽霞贺颖苟世宁冯凯...
    138-146页
    查看更多>>摘要：活动机构在月球等天体表面产生的摩擦热不易消散,造成机构温度大幅升高.现有流体润滑剂在高温下存在抗磨性能不佳、稠化剂易发生相变、粘结等问题.针对空间重载高温活动机构润滑需求,进一步提升流体润滑剂的高温摩擦学性能,开展氟化石墨改性全氟聚醚(PFPE)润滑脂在真空高温极端环境中的摩擦学性能研究.分别采用不同氟碳比与不同粒径的氟化石墨与聚四氟乙烯(PTFE),制备PFPE润滑脂.评价不同的氟化石墨对润滑脂流变性的影响,在25 ℃大气环境、25 ℃真空环境以及200 ℃真空高温环境中,开展摩擦学性能研究.结果表明:纳米氟化石墨对润滑脂在常温下的静态增稠作用最为明显,但在高剪切作用与高温环境中,其增稠作用与微米级氟化石墨的增稠作用接近.在高温下,剪切速率达到10～15 s-1时,氟化石墨由于层间距的增加,将吸附更多的PFPE油分子,导致润滑脂剪切黏度增加.氟含量越高,氟化石墨对PFPE润滑脂在真空常温以及真空高温环境中降低磨损的作用越明显,主要得益于其较高的热稳定性与对PFPE油分子的吸附作用,能够降低PFPE的断链与碳化程度.而粒径的变化并未产生明显降低磨损的作用.研究结果获得了氟化石墨的结构对润滑剂高温真空摩擦学性能的影响,为空间活动机构高温润滑提供技术支撑.

    全氟聚醚氟化石墨润滑脂真空高温抗磨损性能极端环境

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    靶电流对磁控溅射制备TiB2薄膜结构及性能的影响

    冷啸李红轩吉利张定军...
    147-157页
    查看更多>>摘要：机械加工工艺的进步对切削刀具的性能提出了愈发严苛的要求,一方面刀具应具有更高强度及韧性以便应对高速切削带来的冲击载荷;另一方面刀具还应兼具优异的耐高温、抗氧化性能以满足极端工况下的服役需求.然而,传统刀具硬度的提升往往以牺牲韧性为代价,且传统刀具耐高温、抗氧化性能较差.通过在刀具表面沉积一层硬质、耐高温、抗氧化薄膜可有效解决这些问题.TiB2具有高硬度、耐高温、抗氧化以及同金属间化学亲和力低等特性,因此,通过在零部件表面沉积TiB2薄膜可显著改善切削刀具因摩擦磨损而导致的失效问题.采用直流磁控溅射技术在Inconel 718表面沉积一系列TiB2薄膜,研究在溅射沉积阶段通过调控靶电流(3.0、4.0、5.0和6.0 A)对制备TiB2薄膜在微观形貌、力学性能及摩擦学性能等方面的影响.结果表明:不同电流条件下沉积薄膜的截面形貌均为柱状结构,随着靶电流增加,薄膜沉积厚度、结晶度及晶粒尺寸增加;弱电流条件下沉积制备薄膜的硬度较低,使得其抗磨损性能较差;强电流条件下沉积制备的薄膜残余应力较大、膜基结合强度较差,从而导致其抗磨损性能较差;靶电流为4.0 A时,沉积薄膜拥有最佳综合性能,体现在最低的磨损率W=6.347× 10-6 mm3/(N·m)、较高的膜基结合强度L=36.78 N以及较低的残余应力o=0.145 GPa.探究TiB2最佳直流磁控溅射制备工艺,揭示TiB2薄膜在溅射沉积阶段中不同电流强度对其结晶度、硬度及抗磨损性能的影响因素,将其沉积于切削刀具表面可改善切削刀具在高速切削过程中面临的摩擦磨损而导致的凹坑磨损问题.薄膜作为刀具表面涂层可有效防止刀具的高温氧化及元素扩散而导致的切削刀具过快失效问题,延长刀具使用寿命,改善加工精度,同时为高速切削刀具防护薄膜的后续研究提供一定的借鉴.

    磁控溅射TiB2靶电流晶面结构摩擦磨损

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据