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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
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    碳钢腐蚀大数据采集传感器在城市大气环境中适应性标定

    张帆徐迪杨小佳王一品...
    1-15页
    查看更多>>摘要：传统的腐蚀监测方法和腐蚀评估方法已经无法满足对数据量以及数据连续性的需要.大气腐蚀在线监测技术由于具有数据量大、数据连续及实时性等特点,已被广泛应用.然而,所得数据的准确性和适用性还须通过试验来做进一步验证.采用户外挂片以及电阻传感器和电偶传感器监测Q235碳钢在城市大气环境下的腐蚀速率,建立响应面模型,并采用温湿度耦合试验和干湿交替模拟试验进行验证.温湿度耦合试验和干湿交替模拟试验与户外挂片及响应面模型的腐蚀速率变化趋势一致,而温湿度耦合试验得到的腐蚀速率更接近于挂片得到的腐蚀速率.其中,电偶传感器得到的腐蚀速率值更接近于挂片的腐蚀速率值,说明城市大气环境下更适合使用电偶传感器.室内模拟试验中,温度升高会加速薄液膜下阴阳极的电极过程和化学反应,延长反应时间,表面腐蚀产物逐渐致密且均匀,一定程度上可以提高锈层的耐蚀性能.通过碳钢腐蚀传感器在城市大气环境中的适应性标定,可以深入探究大气环境中金属材料的腐蚀机理和过程,并准确评估腐蚀传感器在大气环境中的腐蚀行为,为研究者提供定量描述和分析腐蚀行为的基础数据.

    电阻传感器电偶传感器响应面模型温湿度耦合试验干湿交替模拟试验

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    空间燃料电池金属钛表面复合涂层制备与性能研究

    马文彬张辉姚伟蒋钊...
    16-26页
    查看更多>>摘要：金属Ti因其密度小(仅为不锈钢的0.6倍)和比强度高等特点,是轻量化空间燃料电池金属板材料的首要选择,但其在弱酸性环境中长时间工作容易被腐蚀.为了改善金属Ti双极板耐蚀性,采用多弧离子镀技术在金属Ti表面制备了由Ti过渡层及TiN表层构成的Ti/TiN复合涂层,研究制备工艺参数对Ti/TiN复合涂层微观结构及力学、电化学性能的影响规律.利用场发射扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的微观形貌,利用X射线衍射仪分析涂层的相组成,利用纳米压痕仪评价涂层的力学性能,利用电化学工作站评价涂层在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极工作环境下的耐蚀性.结果表明:制备工艺参数优化后的Ti/TiN复合涂层具有优异的表面质量和良好的耐蚀性,腐蚀电流密度为6.383 μA/cm2,是金属Ti腐蚀电流密度的0.6倍,Ti/TiN复合涂层显著提高了金属Ti的耐蚀性,可为空间燃料电池金属双极板表面改性提供技术支持.

    多弧离子镀Ti/TiN复合涂层耐腐蚀性能

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    Cu、Ni元素对耐蚀高锰阻尼钢在大气环境中腐蚀行为的影响

    孙美慧李江文刘文月郭呈宇...
    27-40页
    查看更多>>摘要：高锰阻尼钢因其高强度、超低屈强比、阻尼性能良好和经济性能优异等特性,在承受较大振动和冲击的桥梁、轨道交通和军工等领域展现出广阔的应用前景.而高锰钢耐蚀性能欠佳一直是限制其快速发展的关键性因素,高锰钢耐蚀性设计及其大气腐蚀行为研究均鲜有报道.为解决高锰钢耐蚀性能欠佳问题,采用真空感应熔炼和两阶段轧制工艺制备3种添加不同Cu、Ni元素含量的耐蚀高锰阻尼钢,通过大气曝晒试验、电化学测试、SEM、XRD和XPS等方法对试验材料的电化学性能、腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物物相及结构进行表征及分析.结果表明:相较于单独添加Cu元素的高锰阻尼钢,钢中添加1.2 wt.％Cu和1.0wt.％Ni元素腐蚀电位正移近200 mV,腐蚀电流密度降低近50％;曝晒试验后,较高含量的Cu和Ni元素协同添加使腐蚀产物中α-FeOOH含量明显提高,活性较高的MnFe2O4和Mn2O3含量降低,耐蚀产物NiOOH及CuO含量增加.腐蚀产物颗粒均匀细小,产物层整体致密光滑,保护性能提高,其腐蚀速率相较于单独添加Cu元素的高锰阻尼钢降低70％,表现出优异的耐蚀性能.所提出的高锰阻尼钢耐蚀性的成分设计方案及耐蚀机理可为未来高锰阻尼钢在桥梁中的应用提供数据支持.

    高锰阻尼钢腐蚀行为大气环境X射线光电子能谱仪(XPS)

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    S355J0W钢对脱硫弧菌和铜绿假单胞菌腐蚀的抑制机制

    卢士航张雪窦雯雯陈士强...
    41-57页
    查看更多>>摘要：微生物腐蚀(MIC)严重威胁着海洋工程设施的可靠性和安全性,制约着海洋经济的发展.钢中添加合金元素是进行海洋MIC防护的重要策略之一.采用表面分析、失重和电化学测试等方法,以EH36钢为对照,探究由多合金元素组成的S355J0W钢对典型海洋腐蚀性微生物(脱硫弧菌和铜绿假单胞菌)腐蚀的抑制机制.结果表明,S355J0W钢具有更优的耐MIC性能.在含脱硫弧菌的厌氧培养基和含铜绿假单胞菌的有氧培养基中,S355J0W钢的MIC速率均明显低于EH36钢.在脱硫弧菌培养基中,S355J0W钢的失重和最大点蚀深度是EH36钢的56％、70％.在铜绿假单胞菌培养基中,S355J0W钢的失重和最大点蚀深度是EH36钢的54％、47％.相较于EH36钢,S355J0W钢含有Cr、Ni、Nb元素和更多的Cu元素.一方面,S355J0W钢中的合金元素使其表面的产物膜更具有保护性(更高的膜电阻值);另一方面,合金元素导致S355J0W钢表面固着的脱硫弧菌和铜绿假单胞菌数量仅是EH36钢的22％、24％.更少的固着细菌数量直接导致更低的胞外电子传递速率,从而降低S355J0W钢的MIC速率.添加耐蚀和抑菌合金元素能够显著提高材料的耐MIC性能,研究结果为海洋MIC机理的探究提供了理论依据,为海洋结构钢MIC防护方法的设计与开发提供了新见解.

    合金元素微生物腐蚀(MIC)脱硫弧菌铜绿假单胞菌胞外电子传递(EET)

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    基于腐蚀大数据的碳钢海洋大气腐蚀行为

    夏晓健杨国威林德源李清...
    58-71页
    查看更多>>摘要：随着"一带一路"和"海洋强国"等重大战略的深入推进,沿海地区及海上重大装备设施面临着空前严峻的海洋环境挑战.深入研究海洋大气腐蚀行为,对于延缓腐蚀过程、确保设施安全运行以及防止重大安全事故和经济损失具有至关重要的意义.以Q235碳钢作为研究对象,基于腐蚀大数据技术,通过周期浸泡加速试验获取实时连续的腐蚀数据,研究环境因子Cl-、HSO3-及pH值对碳钢海洋大气腐蚀行为的影响.结果表明:随着Cl-、HSO3-浓度的增加或pH值的降低,腐蚀累积量呈不断上升的趋势,腐蚀大数据采集结果与碳钢试样腐蚀形貌及锈层分析结果一致.随试验的进行,当Cl-浓度较低时,锈层朝着更加稳定的方向发展;Cl-浓度较高时,锈层稳定性不断下降.0.05％HSO3-浓度下,腐蚀始终以相对较低的速率匀速进行;浓度为0.1％时,腐蚀先是匀速进行,但由于腐蚀后期形成了具有一定保护性的锈层,腐蚀速率有所下降;当浓度达到0.2％时,腐蚀速率在试验后期反而加快,锈层难以维持相对稳定的状态.试验环境pH=5或3时,整个试验周期的腐蚀速率整体呈下降趋势;pH=1时,腐蚀速率呈持续上升趋势.腐蚀大数据方法与传统挂片法研究结果具有较高的一致性,验证了腐蚀大数据手段对于环境腐蚀研究的可靠性,研究结果可为后续开展数据分析与挖掘工作奠定基础.

    海洋大气腐蚀碳钢腐蚀传感器腐蚀大数据

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    钢在高温CO2环境中氧化渗碳腐蚀机理及其涂层防护研究进展

    李微孙涛柏国伟张弛鹏...
    72-90页
    查看更多>>摘要：钢材由于具有高强度和耐热性等优异性能而广泛应用于各种零构件,在服役过程中通常面临较为严重的腐蚀问题.CO2腐蚀是钢材应用领域中较为常见的一种腐蚀失效方式.通常,CO2对钢的腐蚀行为表现为其溶于水后产生的碳酸腐蚀,但在高温环境中,CO2可直接使钢表面氧化,同时伴随渗碳现象发生,钢的力学性能与耐腐蚀性能均会因此大幅下降.然而,目前关于钢在高温CO2环境中的腐蚀行为研究缺乏相关系统总结.综述有关高温CO2环境下钢的腐蚀机理,总结高温CO2环境中温度、压力以及环境中存在的其他杂质气体对腐蚀方式及机理的影响规律,归纳已有的高温CO2氧化与渗碳腐蚀模型的发展状况,概述目前关于抗高温CO2腐蚀的钢材涂层类型及其防护效果.研究表明,由于含Cr钢在高温CO2环境中形成的Cr2O3层相较于Fe氧化物层更加致密,Cr元素的存在通常有利于钢的耐腐蚀性能.而环境中,温度与压力的升高以及杂质气体的存在往往会加重钢的CO2腐蚀,但这些因素的影响规律会随着钢的种类及服役环境的变化而变化.目前关于钢的CO2腐蚀模型主要为单一的高温氧化模型或者渗碳模型,可预测氧化物层厚度或渗碳深度,但无法准确预测同时发生氧化和渗碳行为的钢的腐蚀寿命.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展开方向,还可为高温环境中钢材抗CO2腐蚀防护措施的选择及其长周期安全服务寿命评价提供全面理论依据.

    CO2腐蚀腐蚀机理影响因素预测模型涂层防护

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    2507双相不锈钢在酸性高氯环境下的腐蚀行为

    李玉刘光明李富天刘晨辉...
    91-100页
    查看更多>>摘要：热法蒸发技术在废水处理方面得到广泛应用,且随着废水不断蒸发浓缩,溶液中的Cl-含量成倍增加,导致用于蒸发设备的材料也因此快速腐蚀而失效.2507钢是一种Cr、Mo元素含量高的双相不锈钢,结合了铁素体和奥氏体不锈钢共同优点,因此具有极好的耐点蚀性能.为研究2507双相不锈钢在酸性高氯环境中的腐蚀情况,采用动电位极化、电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线以及动态浸泡试验等方法进行测试,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及3D显微镜对浸泡腐蚀后的试样性能进行表征.研究结果显示,随Cl-浓度增加,腐蚀电位Ecorr负移,腐蚀电流密度Icorr增加,极化电阻Rp减小,且施主密度ND和受主密度NA增加,材料的耐蚀性降低.2507双相不锈钢在酸性高氯(pH为3、120g/L)腐蚀液中浸泡35 d的平均腐蚀速率为2.51μm/a.试样表面蚀孔数量较少,蚀孔外径在70～100μm,平均点蚀深度为20.493μm,最大点蚀速率为0.275 mm/a,属于轻度腐蚀,体现了不锈钢在酸性高氯环境中良好的耐蚀性.由于目前关于高氯废水蒸发设备材料的腐蚀数据非常缺乏,因此2507双相不锈钢的腐蚀情况可以为选材提供数据支撑.

    高氯腐蚀点蚀电化学测试动态浸泡腐蚀

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    高速低温喷涂气固作用行为及喷涂系统研究进展

    马式跃刘梅军杨冠军李长久...
    101-114页
    查看更多>>摘要：高速低温喷涂是利用固相或含固相的低温粉末在高速度、高动能作用下碰撞基体表面沉积的喷涂方法,具有氧化轻微、结合牢固、组织致密、综合力学性能优异等潜在优势,在高性能金属或金属基复合材料涂层制备、增材制造和零件损伤修复等领域获得广泛关注.以粉末低温高速碰撞沉积过程为主线,凝练现有冷喷涂和低温超音速火焰喷涂两种具体工艺的共性特征,阐明喷涂气流与粉末颗粒的气固两相交互作用规律,分析出合理调控颗粒温度和速度是改善沉积体性能的关键.其次分析高速低温喷涂设备系统的构成,详细讨论各核心部件的结构设计策略及对气固流动行为的影响,总结出通过调整工艺参数与喷枪结构,可以实现颗粒温度和速度的按需控制.最后,对高速低温喷涂工艺及设备系统发展目前尚存的关键问题进行展望.总结如何通过喷涂参数与装置设计,最终达成调控沉积体性能的目的,有助于深入理解高速低温喷涂的沉积机理,对研制高性能的喷涂设备系统具有参考意义.

    高速低温喷涂固相冷喷涂低温超音速火焰喷涂设备系统

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    聚合物表面空间环境防护涂层热应力分析方法研究进展

    徐梦芸张锦麟马佳玉唐登航...
    115-136页
    查看更多>>摘要：柔性聚合物材料作为航天器表面用关键材料,易受到空间环境的协同损伤,在其表面制备防护涂层是实现长期服役的重要技术.但由于常用防护涂层与基体间的性能差异,涂层易因应力出现开裂和剥落,因此应力分析对于材料的设计和优化非常重要.对于涂层应力的分析方法,主要可以分为基于试验测量以及基于数值仿真的有限元分析方法两类.梳理目前常见的试验测量方法,分析有损法和无损法试验测量的应用,整理归纳基于数值仿真的有限元分析方法的原理以及相关应用,比较不同方法的优缺点,总结其局限性以及应用前景.不同应力测试分析方法在材料的服役寿命和失效形式预测中发挥了重要作用,但传统的机械有损测量方法难对应力情况进行实时监测,近年来发展起来的无损法也存在一定的应用局限性,有限元模拟具有实时、全面的应力测量优点,但是与实际涂层模型具有一定的差距.基于目前试验方法与有限元仿真各自的局限性,提出将有限元仿真与试验表征结合成为进一步指导涂层设计的有效方法,有望有效预测涂层失效机制,优化涂层材料制备工艺,开发具有低应力结构的涂层材料,为聚合物表面用关键涂层材料的轻量化发展和长期可靠服役提供技术支撑.

    聚合物材料空间环境防护涂层热应力应力分析方法有限元模拟

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    微纳织构涂层刀具切削性能研究进展

    田初春蒋宏婉袁森邓静...
    137-160页
    查看更多>>摘要：刀具磨损严重、服役寿命短仍然是切削加工所面临的难题.随着现代制造业的发展,钛合金、高温合金等难加工材料在工业中广泛运用.但由于这些材料具有低导热系数、变形系数小等特点,在机械加工中存在切削力和切削温度高、刀具磨损严重等问题,严重缩短了刀具的服役寿命.通过表面织构技术和表面涂层技术在刀具切削表面置入微纳织构和涂层可以显著改善切削性能;特别是在减小刀具磨损、降低切削力、切削温度以及刀-屑接触界面摩擦因数等方面具有显著效果.系统概述微纳织构涂层刀具的作用机理、切削性能以及应用领域,对微纳织构涂层刀具后续发展有重要推动意义.首先,介绍微纳织构涂层刀具的制备方式.其次,分析总结微纳织构涂层刀具的作用机理,并从抗磨损性、抗粘结性和刀具寿命三个方面总结微纳织构涂层刀具的自身性能.随后,从切削力、切削温度、刀-屑接触处的摩擦因数三个方面总结微纳织构涂层刀具的切削性能.最后对微纳织构涂层刀具在现代制造业中的应用进行阐述.提出在刀具切削表面同时置入微纳织构和涂层的当前研究现状以及未来发展方向,可为进一步研究微纳织构涂层刀具在切削加工中改善切削性能以及加工表面质量与性能提供参考.

    微纳织构涂层刀具作用机理刀具性能切削性能

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