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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。
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    结晶器铜板表面HVOF喷涂NiCrCoBSi多主元合金涂层的高温磨损性能

    黄东保周霆伟郁海涛贾玺泉...
    275-287页
    查看更多>>摘要：针对连铸结晶器铜板在服役过程中的磨损失效问题,采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在结晶器铜板表面制备了NiCrCoBSi自熔性多主元合金涂层,以提高铜板的耐磨性能.利用XRD、SEM、TEM等方法研究了 NiCrCoBSi涂层的微观结构;借助摩擦磨损设备对其耐磨性进行评价,并与市场化占有率最高的电镀NiCo涂层进行对比.结果表明:NiCo涂层为单相面心立方(FCC)固溶体结构,而NiCrCoBSi涂层的主要物相包括FCC固溶体、CrB和M23C6.与NiCo涂层相比,NiCrCoBSi涂层的硬度提高了 95％,而断裂韧性只下降了 5.4％.磨损测试后发现两种涂层的磨损机制均以黏着磨损、疲劳磨损为主,伴随着少量磨料磨损.NiCrCoBSi涂层表现出优异的耐磨性和较低的摩擦因数,其磨损率较NiCo涂层降低了 81％.NiCrCoBSi涂层耐磨性较高的主要原因是其较高的硬度、内部的各种硬质耐磨相以及磨损表层的加工硬化.这是因为在循环载荷作用下,涂层产生塑性变形,涂层的硬质相在塑性变形过程中被切割、旋转,导致碳化物及硼化物被细化和球化,从而提升了磨损表层的硬度.制备了具有优异高温耐磨性能的NiCrCoBSi自熔性多主元合金涂层,为长寿命铜及其合金涂层的开发提供了理论依据和技术参考.

    超音速火焰喷涂多主元合金铜板涂层磨损

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    钛合金表面掺Sn微弧氧化层的制备及其在模拟体液环境中的防护性能

    邓婉蓉杨巍李珂珂王力群...
    288-295页
    查看更多>>摘要：TC4钛合金植入人体后感染风险高,为提高TC4钛合金在模拟体液中的防护性能,通过改变电解液中Na2SnO3浓度,在钛合金表面制备掺锡微弧氧化层.利用扫描电子显微镜(SEM+EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对微弧氧化层的微观形貌、物相组成和成分进行表征,通过摩擦磨损试验,电化学及抗菌测试研究微弧氧化层在模拟体液(SBF)中的耐磨性、耐蚀性和抗菌性.结果表明,添加Na2SnO3后微弧氧化层表面孔洞数量增多,随着Na2SnO3浓度增加,微弧氧化层表面微孔数量减少直至消失,出现了小颗粒物且膜层越来越致密均匀.Na2SnO3浓度为10g/L时制备的掺锡微弧氧化层在模拟体液中表现出最佳的耐磨性和抗菌性,但该微弧氧化层没有改善基体的耐蚀性,这可能是SnO2比TiO2的耐蚀性低所导致的.研究结果可为钛合金在生物医疗领域的应用提供一定的试验支撑.

    钛合金微弧氧化防腐耐磨性抗菌性

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    (Yb0.25Lu0.25Tm0.25Y0.25)2Si2O7环境障涂层材料的制备及其性能

    何翰伟郭星晔周正吴旭...
    296-304页
    查看更多>>摘要：环境障涂层(EBCs)可以有效保护SiC陶瓷基复合材料(CMC-SiC)免受航空发动机高温水氧环境中的腐蚀.稀土焦硅酸盐(RE2Si2O7)因其与SiC基体匹配的热膨胀系数和良好的高温性能,成为理想的EBC候选材料之一,然而其耐高温水蒸气腐蚀性能尚无法满足其服役需求,有待进一步优化.取四种稀土元素设计并制备一种新型高熵焦硅酸盐硅陶瓷(Yb0.25Lu0.25Tm0.25Y0.25)2Si2O7((4RE0.25)2Si2O7).稀土元素Yb和Lu对应的焦硅酸具有单一的β相结构及优秀的抗高温水氧腐蚀性能,稀土元素Tm和Y的焦硅酸也具有β相结构及较低的热导率.试验结果表明,采用无压烧结成功制备出具有单斜β相的(4RE0.25)2Si2O7块材,差示扫描量热法(DSC)曲线无明显的吸/放热峰,从室温到1 300 ℃保持平直,具有良好的相稳定性.(4RE0.25)2Si2O7 具有较低的热膨胀系数(CTE,2.66×10-6～3.84×10-6 ℃-1)和热扩散系数(0.41～0.92 mm2/s).在1 300 ℃,90％Air-10％H2O 的气氛中腐蚀 200 h,质量损失仅 0.625 mg/cm2,远低于 Yb2Si2O7 的失重,(4RE0.25)2Si2O7表现出了较好的抗高温水蒸气腐蚀能力.设计并制备的新型(Yb0.25Lu0.25Tm0.25Y0.25)2Si2O7高熵硅酸盐陶瓷在热学性能和抗高温水氧腐蚀性能方面具有一定优势,有望成为一种潜在的高性能环境障涂层材料.

    环境障涂层高熵焦硅酸盐无压烧结热学性能高温水蒸气腐蚀

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    NiRe层对NiAl涂层抗氧化性能的影响

    贺文燮李伟姜肃猛宫骏...
    305-313页
    查看更多>>摘要：在β-NiAl涂层中添加改性元素仍是目前的研究热点,但关于活性元素(Re)改性β-NiAl的研究较少.为了探究NiRe层对铝化物涂层抗氧化性能的影响,对比评价Al扩散涂层和1Re-NiAl涂层在1100 ℃时的恒温氧化行为.利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对涂层的截面、表面形貌以及组织演变过程进行分析.研究结果表明,Al扩散涂层的Zone 1和Zone 2、1Re-NiAl涂层的Zone2基本都由β-NiAl相和白色的α-W析出相构成,1Re-NiAl涂层外层的Zone 1则由β-NiAl相和白色的γ-Re析出相构成;恒温氧化300 h后,1Re-NiAl涂层的氧化总增重值为0.62 mg/cm2,低于Al扩散涂层的氧化总增重(2.77 mg/cm2);Al扩散涂层发生严重的内氧化和氧化膜剥落,1Re-NiAl涂层仅发生轻微的氧化膜剥落;涂层中添加电镀NiRe层后显著提高涂层的抗氧化性能.通过电镀和电弧离子镀相结合的工艺成功引入Re,并研究NiRe层对涂层抗氧化性能的影响,可为后续深入研究Re及其他元素改性的β-NiAl涂层提供新思路.

    NiRe复合镀电弧离子镀β-NiAl涂层恒温氧化

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    La2O3对氩弧熔覆制备Ti-BN-G复合涂层组织及性能的影响

    郝晨帆孟君晟李钦东李成硕...
    314-324页
    查看更多>>摘要：在表面工程领域中,适量添加稀土 La2O3可以使涂层组织细化硬度耐磨性提升,添加少量或过量的稀土 La2O3均不能使复合涂层的性能达到最佳.为探究不同质量分数稀土 La2O3对复合涂层组织及性能的影响,利用氩弧熔覆技术在TC4表面制备La2O3/Ti-BN-G复合涂层.以Ti粉、BN粉、石墨烯粉和稀土 La2O3为原料,将配比好的粉末置于玛瑙研体中充分研磨使其混合均匀,预涂敷在TC4合金表面,利用氩弧熔覆技术制备出不同La2O3含量的Ti-BN-G涂层.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱分析仪分析涂层的物相及显微组织,利用显微维氏硬度仪测试涂层的显微硬度;采用摩擦磨损试验机测试涂层的磨损率和摩擦因数分析涂层的耐磨性能.结果表明:涂层物相由颗粒状、枝晶状Ti(C,N)、针棒状TiB和α-Ti相构成.随着La2O3含量的增多,组织发生不同的变化.当La2O3质量分数为4 wt.％时,复合涂层中组织细化效果最佳且分布均匀,通过面扫描分析可知,稀土 La元素均匀分布在复合涂层中,抑制了组织的生长,从而使性能得到进一步优化,与基体相比复合涂层的显微硬度提高了 3.7倍,耐磨性提高了 9.6倍,磨损机制为磨粒磨损;当La2O3质量分数为5 wt.％时,复合涂层组织粗大、分布不均匀,硬度与耐磨性均降低.最后得出结论,当稀土 La2O3质量分数为4wt.％时,复合涂层组织致密、细化效果最为显著,表现出较高的硬度和优异的耐磨性,进一步提高了 TC4合金的力学性能.通过优化复合涂层中稀土La2O3质量分数得到高性能涂层,研究成果可为解决零部件表面磨损失效问题提供试验依据和理论基础.

    TC4合金La2O3氩弧熔覆显微硬度耐磨性

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    超高速激光熔覆镍包覆c-BN颗粒增强耐磨复合涂层及摩擦磨损行为

    刘康诚娄丽艳蔡志海邢志国...
    337-345页
    查看更多>>摘要：钛合金拥有较轻的密度和较高的比强度被广泛应用在航空航天以及航海等领域.然而,较差的耐磨性限制了其在各种工况下的应用.为提升钛合金在极端服役条件下耐磨性能,采用超高速激光熔覆工艺在高温钛合金表面成功制备出完整、致密的镍包覆c-BN复合耐磨涂层.利用XRD、SEM、EDS和显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段分析测试涂层微观组织形貌、物相组成和力学性能.结果显示,c-BN颗粒在激光照射下部分分解,并与熔池中的Ti反应,原位生成TiN、TiB等增强相;另外在涂层凝固过程中,c-BN表面包覆的镍进入Ti晶格并部分与Ti反应生成Ni-Ti金属间化合物,对涂层起到固溶强化和弥散强化,使得镍包覆的c-BN涂层硬度和耐磨性能相较于钛合金基体和未包覆镍的c-BN涂层均显著提升:涂层平均硬度值在1 200 HV0.3以上,达到钛合金基体3倍以上;经过摩擦磨损试验后,其磨损体积相较于钛合金基体和未包覆镍c-BN涂层分别减少72％和22％.磨损形貌显示,钛合金基体表现出明显的黏着磨损,未包覆镍的c-BN涂层表现为磨粒磨损;而镍包覆的c-BN涂层磨痕则出现大量"鱼鳞"状磨屑.研究采用镍包覆的方式在熔覆前将c-BN颗粒包裹,使得c-BN陶瓷粉末流动性提升,并进一步增强复合涂层的显微硬度,从而提升复合涂层的耐磨性能.

    超高速激光熔覆钛合金表面改性摩擦

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    超音速微粒轰击对冷轧态Fe-28Mn-8Al-1C低密度钢组织和性能的影响

    熊毅吕威杜楠厉勇...
    346-360页
    查看更多>>摘要：为了实现冷轧态低密度钢强度与塑韧性的良好匹配及优良的表面完整性,提升车辆行驶过程中的可靠性和安全性,延长其在服役环境下的使役寿命,通过超音速微粒轰击(SFPB)技术对冷轧态Fe-28Mn-8Al-1C低密度钢进行表面纳米化处理,借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、万能材料试验机等测试手段,系统研究SFPB冲击时间及气体压力对其表面形貌、微观结构和力学性能的影响.研究结果表明:SFPB处理可在冷轧态Fe-28Mn-8Al-1C低密度钢表面形成梯度纳米结构,可将表层晶粒尺寸细化至纳米量级,在气体压力为1.0 MPa,冲击时间为120 s时,相应的强度指标达到最大值.随着冲击时间的延长和气体压力的增大,表层纳米晶尺寸逐渐减小,相应的显微硬度值及严重塑性变形(SPD)层深度也随之增大.然而,冲击时间过长或气体压力过大会导致表层微裂纹的形成,致使其强度指标降低.不同SFPB工艺参数下的冷轧态Fe-28Mn-8Al-1C低密度钢伸长率未发生明显变化,拉伸断口形貌均表现为韧-脆混合型断裂特征.SFPB技术通过在低密度钢表面构筑梯度纳米结构,能实现低密度钢组织性能的可控制备,同时在诱导背应力强化以及残余压应力抑制裂纹萌生和扩展的耦合作用下,能有效提升低密度钢的综合力学性能,可为其在汽车领域的生产及应用提供参考.

    冷轧态Fe-28Mn-8Al-1C低密度钢超音速微粒轰击(SFPB)表面形貌微观组织力学性能

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    低压等离子喷涂CoNiCrAlY粉末颗粒沉积行为及涂层性能

    杨焜邓子谦牛少鹏徐丽萍...
    361-372页
    查看更多>>摘要：低压等离子喷涂MCrAlY涂层具有优良的抗高温氧化和热腐蚀性能,广泛应用于涡轮发动机热端部件的防护,但对于喷涂过程中单个熔融MCrAlY粉末颗粒的沉积及堆叠过程与涂层结构及性能之间的关联仍不够清晰.采用低压等离子喷涂方法,在镍基高温合金GH3536基体及抛光涂层表面收集CoNiCrAlY扁平颗粒沉积物及厚度数百微米的涂层,并对单个及堆叠扁平颗粒沉积物的形貌以及涂层的微观结构和性能进行表征.结果表明,喷涂腔室内保护气氛压强降低时,熔融的CoNiCrAlY粉末颗粒在基体表面快速铺展并凝固沉积为边缘存在一定数量溅射物的扁平化盘状物,而熔融粉末颗粒在已沉积涂层表面铺展得更为充分,大量充分熔化并铺展的扁平颗粒沉积物以机械咬合的方式相互结合并逐层堆垛形成致密涂层.涂层的孔隙率可控制在1％以内,氧含量低至0.32％,结合强度75 MPa以上,涂层经真空热处理后在1 050 ℃时达到完全抗氧化级别,真空热处理还可提高涂层的组织均匀性以及涂层的内聚强度,并在涂层与基体界面处形成厚度数十微米的互扩散层,进一步改善涂层与基体的结合强度.低压等离子喷涂CoNiCrAlY厚涂层的组织均匀致密、综合性能优良,与单个熔融粉末颗粒在基体及已沉积涂层表面的沉积堆垛行为密切相关.研究结果可为基于对熔融粉末颗粒沉积堆叠行为调控以实现涂层结构和性能优化提供依据.

    低压等离子喷涂钴镍铬铝钇沉积行为微观结构涂层性能

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    304L不锈钢局部干法水下激光填丝角焊接头的组织及性能

    赵志博朱加雷李桂新李松钊...
    384-392页
    查看更多>>摘要：核电乏燃料池在长期的服役过程中不可避免会出现缺陷,目前针对核电站乏燃料池底面和壁面交界处L型拐角位置存在的裂纹缺陷修复研究还鲜有报道.自主设计一款局部干法水下角焊排水罩,并以第二代核电站乏燃料池覆板用的304L不锈钢为研究对象,开展局部干法水下激光填丝角焊试验.通过光学显微镜分析多层多道角焊缝的显微组织;用DPT-5着色渗透探伤剂对焊缝表面及其横截面进行渗透检测;采用显微硬度计测试不同区域的显微硬度分布情况:使用VersaSTAT3F电化学工作站测定3.5％NaCl溶液中不同区域的极化曲线和Nyquist图谱.结果表明:焊缝的成型质量高,宏观和微观均无明显缺陷,显微组织主要由奥氏体和铁素体组成;焊缝区域层与层之间有明显的分界,热影响区不明显;搭接区由于多次热积累,铁素体含量减少,奥氏体晶粒变大;各区域晶粒尺寸大小的不同,致使硬度呈近似"M"形分布;极化曲线和Nyquist图谱结果均表明不同区域抗电化学腐蚀能力的顺序为BM＞WM＞HAZ.利用自主设计的角焊排水罩进行了水下激光填丝角焊修复试验,获得良好的角焊接头工艺性能,可为乏燃料池的裂纹修复提供技术参考.

    局部干法水下激光焊接乏燃料池拐角修复显微组织电化学腐蚀

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