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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
收录年代

    光热响应型MXene基聚氨酯涂层的制备及其自修复防腐性能

    王波吴连锋冯荟蒙赵志鹏...
    115-124页
    查看更多>>摘要：涂层服役过程容易划伤产生裂纹缺陷造成被动失效,降低防护性能,研发具有自修复性能的防腐涂层对海洋工程材料的腐蚀防护具有重要意义.采用刻蚀剥离法成功合成MXene二维纳米材料,再通过一锅法合成具有丰富氢键的MXene聚氨酯本征自修复涂层.MXene优异的光热转换性促进了涂层链段的运动和氢键重组过程,进而提升了自修复性能.对MXene涂层进行5次划伤-光热自修复循环测试,低频阻抗模值均能恢复到108 Ω·cm2左右,具有优异的多循环自修复性能.通过电化学阻抗测试,MXene涂层具有较好的长效防腐性能,在浸泡的30 d期内,涂层的低频阻抗模值能一直保持在108 Q-cm2以上,一方面归因于二维材料优异的阻隔性能,另一方面涂层的自修复性不断修补微裂纹,减缓了腐蚀介质的渗入.试验结果表明,将MXene材料作为光热转换剂制备得到具有良好光热响应性和长效防腐性的聚氨酯自修复涂层.光热响应型MXene自修复涂层具备长效防护性能,能够应用于海洋工程装备提升服役寿命.

    自修复聚氨酯MXene防腐

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    激光重熔对等离子喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织和耐腐蚀性能的影响

    董天顺刘建辉马庆亮刘琦...
    125-133页
    查看更多>>摘要：现有关于高熵合金涂层重熔处理的研究大多集中在涂层的组织结构、力学性能和耐磨损性能等方面,对其耐腐蚀性能的研究较少.为了揭示激光重熔对高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响,采用等离子喷涂技术在AISI 1045钢表面制备AlCoCrFeNi高熵合金涂层,并采用激光重熔工艺对其进行重熔处理,对重熔前后涂层的组织结构和耐腐蚀性能进行对比研究.结果表明:激光重熔基本消除了喷涂层中的孔隙和裂纹等缺陷,涂层与基体之间由机械结合转变为冶金结合;重熔层由BCC固溶体相和少量FCC析出相组成,组织形态呈树枝晶状.极化曲线和电化学阻抗谱分析表明,激光重熔可以改善AlCoCrFeNi高熵合金涂层在3.5％NaCl溶液中的耐腐蚀性能.激光重熔后,涂层的自腐蚀电位从-0.421 6 V增加到-0.282 1 V,腐蚀电流密度从4.809×10-7A/cm2降低到1.475× 10-7A/cm2.长期浸泡腐蚀试验也表明重熔层的耐腐蚀性能要显著优于喷涂层.通过等离子喷涂结合激光重熔技术得到缺陷较少、耐腐蚀性较好的高熵合金涂层,对于高熵合金的广泛应用具有重要的参考价值.

    高熵合金涂层激光重熔显微组织耐腐蚀性能

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    紫外辐照对自润滑关节轴承衬垫磨损性能的影响

    叶强谭德强宗法涛胡月...
    134-144页
    查看更多>>摘要：PTFE/Kevlar织物材料具有优异自润滑性能,在航空关键部件中广泛应用,但紫外辐照对其影响规律尚不清晰.针对航空器飞行强紫外线暴露的特点,聚焦紫外辐照对航空常用PTFE/Kevlar编织关节轴承衬垫自润滑材料摩擦学性能的影响规律研究.对不同紫外辐照时长的PTFE/Kevlar织物衬垫材料进行往复摩擦试验,并采用多种表征手段对其宏观、微观损伤形貌以及化学状态进行分析.结果表明:PTFE/Kevlar织物衬垫材料的磨损程度随着紫外辐照时间的增加呈现出先降低后升高的趋势,短时辐照(T=100h和200h)的磨损最轻微,摩擦损失体积和磨痕最大深度仅为未辐照和长时辐照(T=300h和500 h)的2/3;紫外辐照后,衬垫材料与GCr15轴承钢球之间的磨损行为变化表现为PTFE纤维塑性变形和转移膜形成能力的下降,其主要原因是PTFE纤维结晶度的降低;衬垫材料的磨损机理随辐照时间的延长由疲劳磨损和粘着磨损向磨粒磨损为主转变.研究成果可为PTFE/Kevlar织物衬垫型自润滑材料在紫外辐照后的磨损性能跟踪和研制优化提供参考.

    PTFE/Kevlar织物紫外辐照损伤形貌转移膜磨损机理

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    基于棕榈酸改性纳米TiO2超疏水涂层的制备

    李志永盛伟郑海坤郝晓茹...
    145-156页
    查看更多>>摘要：目前超疏水表面制备方法众多,但其改性机理及疏水机理研究仍不够完善.通过棕榈酸改性纳米TiO2制备一种高效超疏水表面并分析其改性和疏水的机理.试验上按不同改性配比制得悬浮液,通过两步喷涂法将悬浮液喷涂到铝基表面制备得到超疏水表面,并采用傅里叶红外光谱仪和扫描电子显微镜进行表征与分析.研究中采用分子动力学模拟方法构建棕榈酸改性纳米TiO2模型和润湿模型,使用COMPASS Ⅱ力场进行分子动力学模拟,通过体系构型以及均方根位移和径向分布函数的计算结果对改性机理、不同改性配比效果及微观润湿行为进行分析研究.经试验与模拟的验证,不同的改性配比形成不同的微纳结构对表面润湿性有着极大的影响,通过表征测试筛选得到最佳改性配比,成功改性制备得到接触角为164.4°的超疏水表面.经分析可知,棕榈酸与纳米TiO2通过氢键吸附发生脱水缩合反应产生酯键,成功将亲水性的纳米TiO2改性为超疏水性,改性配比制备的表面不仅表面能低,而且形成层次分明的微纳结构使得表面超疏水性能更佳.通过宏观试验与微观分子动力学模拟相结合的方法研究分析得到PA改性纳米TiO2机理、不同改性配比对表面润湿性影响和疏水机理,进一步完善制备超疏水表面的相关机理研究,在超疏水表面制备及研究方面具有参考意义.

    超疏水表面两步喷涂法分子动力学模拟改性机理表面润湿性

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    真空电弧熔炼FeCoNiCrMnAl0.5(Si0.5)高熵合金的摩擦学性能

    柳建彭振王海斗李静...
    157-164页
    查看更多>>摘要：高熵合金相较于传统合金可以同时具备高强度、高硬度以及出色的耐腐蚀性和耐高温性能,具有广阔的工业应用前景.元素及其含量是高熵合金组织性能的最直接影响因素,为探究非金属元素对FeCoNiCrMnAl0.5高熵合金耐磨性的影响,采用真空电弧熔炼技术制备FeCoNiCrMnAl0.5(Si0.5)高熵合金铸锭,研究Si元素对高熵合金微观组织结构、硬度及干摩擦学性能的影响.试验发现,FeCoNiCrMnAl0.5合金铸锭物相为单一 FCC相结构,组织呈现等轴树枝晶特点,晶粒大小为20～30 μm;FeCoNiCrMnAl0.5Si0.5铸锭物相由FCC+BCC相组成,晶粒尺寸为10～20 μm;FeCoNiCrMnAl0.5铸锭硬度较低仅为185.8 HV0.1,FeCoNiCrMnAl0.5Si0.5铸锭硬度可达到750.7 HV0.1,其抗磨损性能相比FeCoNiCrMnAl0.5也提升超过10倍.这表明Si元素能促使高熵合金物相结构由FCC向BCC转变,同时具有细化晶粒,大幅提升高熵合金的硬度与抗磨损性能作用.Si元素的作用对高熵合金具有普遍的适用性,可为高熵合金涂层耐磨性的强化提供参考.

    CoCrFeNi基高熵合金真空电弧熔炼耐磨性

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    表面改性WC颗粒增强铜基复合材料的微观结构与摩擦学特性

    徐宇轩王兴郭跃芬周海滨...
    165-174页
    查看更多>>摘要：WC与Cu界面结合强度不足严重影响铜基复合材料的摩擦磨损性能,但业内尚未有良好的界面调控措施以优化性能.采用铜表面改性WC颗粒改善WC与Cu基体界面,经粉末冶金工艺制备Cu改性WC颗粒增强铜基复合材料,开展复合材料的微结构表征与摩擦学性能研究.研究表明,Cu改性WC颗粒可良好地嵌入铜基体,颗粒与Cu基体界面较基体弹性恢复能力提升33％,硬度提升20％.15 wt.％Cu改性WC增强铜基复合材料具有最佳的物理性能与摩擦学特性,较纯铜粉末冶金材料体积密度提升8％,布氏硬度提升15％,摩擦因数波动幅度最小并稳定在0.75,磨损量最小为0.075 mm3,磨痕轮廓圆滑,磨损面最完整且大面积成膜.随Cu改性WC含量增大,主要磨损机制由黏着磨损转变为剥离磨损,Cu改性WC颗粒促进摩擦转移层的形成,抑制磨损面裂纹的横向扩展.Cu改性WC颗粒与铜基体界面结合强度显著提升,15 wt.％复合材料抑制黏着磨损与疲劳磨损,摩擦学性能优异.采用Cu改性WC颗粒增强铜基摩擦材料有望成为优化WC与Cu基体界面提升铜基复合材料摩擦学性能的重要备选途径.

    Cu改性WC铜基复合材料界面微观结构摩擦学性能

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    真空宽载下二硫化钼/碳复合薄膜的超低磨损机制

    程志强李春燕高凯雄
    175-184页
    查看更多>>摘要：空间装备正朝着重载、长时间运行的方向发展,对润滑材料的性能要求日益提高.当前二硫化钼(MoS2)薄膜主要在真空低载下(＜0.5 GPa)服役,因此须发展针对真空宽载(中高载)下服役的二硫化钼复合薄膜.通过非平衡磁控溅射技术制备MoS2/DLC复合薄膜,利用SEM、AFM、XRD、XPS、Raman、TEM、真空摩擦试验机等分析薄膜结构、形貌、摩擦学性能及磨损机制.结果显示:DLC的加入能够改善MoS2柱状结构,使复合薄膜更加致密,并且能够促进薄膜以(002)晶面择优取向生长.复合薄膜在真空宽载(0.73～1.27 GPa)下均能保持稳定的低摩擦因数(0.02～0.06)和低磨损率(10-10 mm3·N-1·m-1),与MoS2相比降低了三个数量级.通过对磨屑进行分析,发现复合薄膜在摩擦过程能发生石墨化转变,形成有序的石墨结构以及润滑性能优良的(002)取向的MoS2,同时在MoS2催化作用及接触应力诱导下,形成的层间低剪切力的石墨结构及层状的MoS2有利于实现低摩擦因数和低磨损率.非晶碳的加入使得复合薄膜在真空环境下能够保持低摩擦因数和超低磨损率.通过复合结构设计实现了二硫化钼/碳复合薄膜在真空宽载条件下的超低磨损,可为空间超低磨损薄膜的设计、开发和应用提供一定的实验基础和理论指导.

    摩擦磨损MoS2/DLC复合薄膜致密度真空

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    硅钢表面诱导共沉积钴铁软磁合金

    邢洪旋胡宪伟李继东王耀武...
    185-194页
    查看更多>>摘要：针对硅钢的耐蚀性和软磁性能的问题,提出在硅钢表面诱导共沉积制备Co-Fe软磁合金镀层的工艺.采用SEM、XRD与VSM分析镀层微观形貌、相结构及软磁性能,并研究硫酸钴浓度、沉积电流密度、pH以及酒石酸钠浓度等工艺参数对镀层微观结构以及镀层元素含量的影响.结果表明:硫酸钴浓度20g.L-1,酒石酸钠浓度45g·L-1,pH=8,电流密度0.3 A·cm-2为最优工艺参数,且镀层形貌致密,晶粒分布均匀;各个不同工艺参数下得到镀层的相结构均为Co7Fe3,且择优取向无显著差别;当钴含量达到65.11％时,饱和磁化强度达到209 emu·g-1((A·m2)/kg),矫顽力低于4Oe(1 Oe=79.6 A/m),镀层具有最优的软磁性能.在pH=5的酸性溶液中,钴铁合金镀层的腐蚀电位正移了 0.012 V,自腐蚀电流密度降低为2.86 μA·cm-2,具有更好的耐蚀性能.通过对硅钢表面诱导共沉积Co-Fe软磁合金进行研究,为今后的硅钢资源防护利用提供了新思路.

    硅钢诱导共沉积钴铁合金软磁性能耐蚀性能

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    滚压量对300M钢螺栓退刀槽表面完整性的影响

    岳美茹郭晓光康仁科朱祥龙...
    195-203页
    查看更多>>摘要：滚压加工是螺栓表面强化的主要方法,但关于滚压参数对高强度钢螺栓表面质量的影响规律研究鲜有报道.为了研究滚压量对300M钢螺栓退刀槽表面完整性的影响,使用zygo表面粗糙度轮廓仪、超景深显微镜、显微硬度计、X射线应力衍射仪、扫描电镜等设备,对滚压后螺栓退刀槽表面粗糙度、表面形貌、显微硬度、残余应力、表层显微组织等进行检测.结果表明:随着滚压量的增大,表面粗糙度先减小后增大,当滚压量为0.08 mm时,表面粗糙度Sa达到最小值0.058 μm,相比滚压前减小75％;螺栓退刀槽表层晶粒明显细化,并形成高密度位错,滚压量为0.11mm时塑性变形层深最大达166µm;塑性变形使螺栓表层显微硬度显著增加,最大值为660 HV,相比基体硬度提高16％,形成280～400μm的硬化层;滚压加工给螺栓表面引入较大的残余压应力,且随滚压量增加逐渐增大,残余压应力最大达848.4 MPa.研究结果补充了 300M高强钢螺栓退刀槽滚压表面完整性数据,可应用于工艺人员对民机、军机等螺栓断裂原因分析、疲劳寿命预测及螺栓滚压加工参数优选.

    300M钢螺栓滚压量表面粗糙度微观组织表层硬度残余应力

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    基于光斑重叠的激光表面标刻等效脉冲传热模型与工艺分析

    邓凯蔡颂陶能如熊显文...
    204-219页
    查看更多>>摘要：目前激光表面标刻技术应用较为广泛,但标刻过程中涉及的能量耦合复杂.为满足激光标刻技术的发展需求,结合理论模型和试验分析对其能量耦合的原理进行探究.研究结果如下:重叠率在91％～99％时,激光扫描速率v或激光脉冲频率f影响下的材料烧蚀深度会随重叠率的增加而增加,重叠率为99％时,材料去除率达最大;在光斑直径D影响下的烧蚀深度随重叠率的增加而减少,重叠率为91％时去除率最大.三种参数影响下,等效激光功率密度I1=3.88W/μm2时,将产生较大的反冲压力促进材料的去除,使激光标刻的能量利用率最大.面标刻中,线间距大于线段凹槽宽度时,导致线段叠加不能完全填充目标区域;线间距小于线段凹槽宽度时,会导致块体膨胀变形,表面质量被破坏;线间距与线段凹槽宽度接近时,目标区域可以被完全填充且表面质量不被破坏,标刻效果较好.通过分析空间上光斑重叠区域的能量耦合与时间上相邻脉冲的能量累积,整理得到等效脉冲传热数值模型,可对激光标刻的烧蚀深度进行更加简单有效的计算.

    激光标刻高分子材料等效脉冲表面技术

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