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复合材料学报 2024年第10期41卷 5294-5304页

作者：何志豪张柄桢潘维浩孙晶宋金龙大连理工大学机械工程学院大连 116024 大连理工大学机械工程学院大连 116024 大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室大连 116024

冰射流清洗设备料仓表面的覆冰常造成设备停机维修,但如何降低料仓表面的覆冰粘附力是目前研究的难点.本文采用CO2激光刻蚀聚四氟乙烯(PTFE)获得超疏水表面,并设计了一种菱形支撑肋阵列结构提高超疏水PTFE表面的耐磨性.CO2激光刻蚀能在P... 详细信息

冰射流清洗设备料仓表面的覆冰常造成设备停机维修,但如何降低料仓表面的覆冰粘附力是目前研究的难点.本文采用CO2激光刻蚀聚四氟乙烯(PTFE)获得超疏水表面,并设计了一种菱形支撑肋阵列结构提高超疏水PTFE表面的耐磨性.CO2激光刻蚀能在PTFE表面形成多层次交错堆叠纤维结构,且激光刻蚀后的表面化学成分无明显变化.在50μm激光扫描线间距、300mm/s扫描速度和9 W激光功率下,可获得164°接触角、4°滚动角的超疏水PTFE表面.设计的30°顶角角度、3 mm菱形边长和0.05 mm肋边宽度的菱形支撑肋阵列结构可有效提高超疏水PTFE表面的耐磨性.即使被砂纸摩擦6m后,具有菱形支撑肋阵列结构的超疏水PTFE表面仍能保持良好的超疏水性,且覆冰粘附力仅为普通PTFE表面的50％.本耐磨防覆冰PTFE表面有望应用于冰射流清洗设备.

关键词：聚四氟乙烯 CO2激光超疏水耐磨防覆冰

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极端条件润滑耐磨表面工程技术的研究与发展

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中国表面工程 2024年第5期37卷 1-18页

作者：陈建敏陈磊李红轩周惠娣中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000

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... 详细信息

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。

关键词：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

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MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层的制备和摩擦学行为研究

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表面技术 2024年第11期53卷 90-99页

作者：刘秀芳罗鑫齐玉明崔学军曾山山眭剑四川轻化工大学材料科学与工程学院四川自贡643000

目的采用两步法在铝合金表面制备MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,并考察其摩擦磨损行为特点。方法通过微弧氧化(MAO)技术和原位水热法在7075铝合金表面构筑MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和Rama... 详细信息

目的采用两步法在铝合金表面制备MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,并考察其摩擦磨损行为特点。方法通过微弧氧化(MAO)技术和原位水热法在7075铝合金表面构筑MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和Raman光谱对膜层的微观形貌和组成进行表征。利用摩擦试验机测试试样的摩擦性能,并通过三维轮廓仪分析磨痕形貌。结果MAO膜层主要由Al_(2)O_(3)构成,含有少量SiO_(2),表面为典型的多孔结构,存在大量微孔,粗糙度较大。MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层中的MoS_(2)颗粒较均匀地填充在MAO微孔中,并覆盖在凹陷内,使得表面平整光滑而致密。摩擦测试结果表明,MAO涂层能够提高基体的承载能力,但其摩擦因数较大,波动较大。MoS_(2)膜层为MAO提供了良好的润滑改性作用,使其摩擦因数减小。结论MoS_(2)/MAO耐磨减摩复合涂层能够显著提高基体的摩擦磨损性能。在低载荷下,MAO硬质涂层起着很好的承载作用,MoS_(2)颗粒层起着润滑减磨作用,使摩擦因数始终较低且平稳;在高载荷下,MAO层表面的微凸体在应力作用下破碎,硬质磨粒和MoS_(2)颗粒分布在磨损面,部分被挤出磨痕区,导致摩擦因数不断增大。

关键词：微弧氧化二硫化钼耐磨减摩复合涂层磨损机理

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基体温度对等离子喷涂铁基非晶合金涂层耐磨耐蚀性的影响

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表面技术 2024年第19期53卷 201-211页

作者：王红哲杨德明赵中杰高伟强李正旭大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026

目的探究基体温度对铁基非晶涂层耐磨及耐蚀性的影响。方法采用大气等离子喷涂技术,在3种不同基体温度(平均约为90、380、650℃)条件下制备铁基非晶涂层,分析非晶粉末颗粒的铺展形貌,研究基体温度对涂层的非晶含量、氧化程度、显微硬度... 详细信息

目的探究基体温度对铁基非晶涂层耐磨及耐蚀性的影响。方法采用大气等离子喷涂技术,在3种不同基体温度(平均约为90、380、650℃)条件下制备铁基非晶涂层,分析非晶粉末颗粒的铺展形貌,研究基体温度对涂层的非晶含量、氧化程度、显微硬度、孔隙率及相组成的影响,并分析3种涂层在载荷3、5、9 N下的摩擦学性能,以及在质量分数3.5%的氯化钠溶液中的电化学性能。结果随着基体温度的提高,涂层的氧化程度逐渐加大,非晶含量逐渐下降,显微硬度先上升后下降,在380℃时达到最大值。受到非晶粉末颗粒在不同温度基体上铺展形貌的影响,涂层的孔隙率随着基体温度的提高呈先上升后下降的趋势,液滴在基体上延展得越剧烈,涂层的孔隙率越高。在380℃下制备的非晶含量为86.7%的涂层具有最小的孔隙率(0.64%)和最高的显微硬度(1001.46HV0.3),且在载荷3、5、9 N下的比磨损率最低,主要原因是基体温度降低了非晶含量,同时降低了孔隙率,提高了显微硬度,细晶强化增强了涂层的耐磨性。在380℃时涂层在氯化钠溶液(3.5%)中也表现出最低的自腐蚀电流密度(Jcorr=3.39×10^(-6)A/cm^(2)),其原因为低孔隙率的涂层在腐蚀过程中不易为腐蚀介质提供侵蚀通道,遏制了点蚀的发生。结论相较于较低或较高的基体温度,在适中的基体温度(380℃左右)下制备的涂层具有更好的耐磨性能及耐腐蚀性能,这为制备高性能的非晶涂层提供了理论依据。

关键词：大气等离子喷涂非晶涂层基体温度铺展形貌耐磨耐蚀

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前置渗氧对TC4钛合金低温等离子复合渗层微观结构和耐磨损性能的影响

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金属学报 2023年第10期59卷 1355-1364页

作者：王海峰张志明牛云松杨延格董志宏朱圣龙于良民王福会中国海洋大学、深海圈层与地球系统前沿科学中心和海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室青岛266100 中国科学院金属研究所、师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 东北大学沈阳材料科学国家研究中心东北大学联合研究分部沈阳110819

针对钛合金硬度低、耐磨性差的缺点,提出了一种由渗氧和氧氮共渗两个过程组成的低温等离子复合渗工艺,并着重研究了前置渗氧对钛合金表面微观结构、物相组成及耐磨性能的影响。利用SEM、TEM、XRD等手段对复合渗层的微观结构和相组成进... 详细信息

针对钛合金硬度低、耐磨性差的缺点,提出了一种由渗氧和氧氮共渗两个过程组成的低温等离子复合渗工艺,并着重研究了前置渗氧对钛合金表面微观结构、物相组成及耐磨性能的影响。利用SEM、TEM、XRD等手段对复合渗层的微观结构和相组成进行了分析,结果表明,等离子复合渗处理的钛合金样品渗层主要由化合物层和扩散层组成,物相为金红石型TiO_(2)和氮化物TiN_(0.26)。采用显微硬度计、纳米压痕仪和往复式摩擦试验机对渗层的显微硬度和摩擦磨损性能进行了表征,结果表明,与传统等离子渗氮相比,等离子复合渗处理可增加渗层的厚度,显著提高钛合金的硬度和弹性模量,大幅改善钛合金的耐磨损性能。

关键词：钛合金等离子渗氮硬度等离子渗氧耐磨

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透明耐磨疏水有机硅改性丙烯酸树脂的制备及性能

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表面技术 2023年第3期52卷 345-351页

作者：陈思安朱本峰张沐萱卢晓怡杨雨萌卫国英中国计量大学材料与化学学院杭州310018

目的研究不同丙烯酸类单体以及硅烷偶联剂配比对所制得的树脂涂层自清洁性能与机械性能的影响。方法以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸丁酯(BA)3种丙烯酸类单体与硅烷偶联剂(KH570)为原材料,采用自由基聚合法制备... 详细信息

目的研究不同丙烯酸类单体以及硅烷偶联剂配比对所制得的树脂涂层自清洁性能与机械性能的影响。方法以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸丁酯(BA)3种丙烯酸类单体与硅烷偶联剂(KH570)为原材料,采用自由基聚合法制备了具有透明耐磨性质的疏水有机硅改性丙烯酸树脂,加入羟基硅油使其交联固化,增强机械性能。重点研究了树脂涂层的接触角、附着力、硬度、透光率及耐摩擦等性能。结果有机硅单体成功与丙烯酸类单体发生共聚,单因素优化后的树脂涂层的接触角为106.7°,与基体结合力为0级,硬度为H,在可见光波段内,涂覆在玻璃基底上的树脂最高透光率为92.08%,同时涂层具有良好的致密性。结论将硅烷偶联剂(KH570)与丙烯酸类单体进行共聚,硅烷偶联剂的长链明显提升了共聚物的疏水性与稳定性,经交联固化后涂层表现出良好的机械性能与稳定性,并且由于所加单体的折射率都<1.5,因而涂层表现出一定的增透效果。

关键词：透明耐磨疏水有机硅丙烯酸树脂

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抑冰功能型表面的耐磨耐蚀特性

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航空学报 2023年第S02期44卷 235-244页

作者：崔静白娟牛书鑫王一凡杨广峰王立文中国民航大学航空工程学院天津300300

飞机积冰是高性能飞行器安全运行的巨大威胁,也是导致飞机失事的主要原因之一。相对于传统被动式的融霜除冰手段,对表面进行微织构功能化处理是从机制上实现主动抗结冰的方法,该方法已经得到普遍认可和广泛应用,但微织构后表面的耐蚀耐... 详细信息

飞机积冰是高性能飞行器安全运行的巨大威胁,也是导致飞机失事的主要原因之一。相对于传统被动式的融霜除冰手段,对表面进行微织构功能化处理是从机制上实现主动抗结冰的方法,该方法已经得到普遍认可和广泛应用,但微织构后表面的耐蚀耐磨等宏观应用性能有待深入研究。基于激光微织构技术在航空用材Ti-6Al-4V试样表面分别用扫描速度为50、100、150、200、250 mm/s的纳秒激光织构出三角纹理微纳结构。利用扫描电子显微镜和共聚焦电子显微镜对微织构表面的微区形貌、元素含量、粗糙度进行表征,使用接触角测量仪对微织构表面的静/动态浸润特性进行了分析,依托低温显微实验平台研究微结构表面静态水滴冻结行为,采用自制循环摩擦实验系统、电化学工作站研究微结构表面耐磨耐蚀性能。结果表明,扫描速度为100 mm/s的微织构表面延迟水滴冻结性能最佳,循环摩擦下疏水耐候性最佳,但表面耐腐蚀性能最差。这是由于表面丰富的微观拓扑结构形貌增大了表面的导热热阻,延迟了表面液滴冻结时间,但在弱酸性腐蚀环境下,表面丰富的微织构形貌又减小了氢氧化钛、氧化钛氢氧根等氧化物水合产物的吸附抑制,表现出较强的活性。

关键词： Ti-6Al-4V(TC4) 超疏水抑冰耐腐蚀耐磨

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3D打印SiC陶瓷表面的高温自润滑耐磨涂层制备与性能

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中国表面工程 2025年

作者：马楚楚张垚李天杨王有缘曾鲜龚小龙曾飞孙华君闫春泽史玉升刘凯武汉理工大学材料科学与工程学院中国航发湖南动力机械研究所武汉理工大学硅酸盐科学与先进建材全国重点实验室华中科技大学材料成形与模具技术全国重点实验室

3D打印SiC陶瓷因其轻质高强、耐高温及优异的力学性能，在航空航天、能源加工等领域受到广泛的关注。为改善3D打印的SiC陶瓷表面摩擦性能，采用溶胶法结合离心雾化干燥制备三种不同成分YSZ-Al2O3-CaF2-C热喷涂用复合粉体，利用大气等离... 详细信息

3D打印SiC陶瓷因其轻质高强、耐高温及优异的力学性能，在航空航天、能源加工等领域受到广泛的关注。为改善3D打印的SiC陶瓷表面摩擦性能，采用溶胶法结合离心雾化干燥制备三种不同成分YSZ-Al2O3-CaF2-C热喷涂用复合粉体，利用大气等离子喷涂技术在陶瓷表面上沉积对应的复合涂层（Ca0C0、Ca5C10、Ca10C5），并详细研究复合涂层的微观结构及其在室温和600 ℃下的摩擦性能和磨损机制。结果表明，三种复合涂层呈典型的层状结构，主要由YSZ、Al2O3和m-ZrO2物相组成，其中Ca10C5和Ca5C10涂层中还有CaF2、C相。未加CaF2、C润滑相的Ca0C0涂层在室温和600 ℃下的磨损率最低，但具有最大的摩擦因数。加入CaF2和C润滑相的Ca5C10和Ca10C5涂层在室温和600 ℃下的摩擦因数均大幅减小，体现出较好的自润滑性能。但加入润滑相后导致涂层的硬度降低且涂层内部的孔隙缺陷增加，从而伴随磨损率升高。综合来看，Ca10C5涂层具有较低的摩擦因数（室温下0.239、600 ℃下0.175）和较低的磨损率(室温下1.02×10-5mm3/ （N·m）、600 ℃下0.84×10-5mm3/ （N·m）)，体现了良好的自润滑和耐磨性能，其磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损。

关键词：碳化硅陶瓷耐磨自润滑等离子喷涂复合涂层

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公路边坡锚固用钢表面涂层的热处理与耐蚀耐磨性能

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电镀与精饰 2025年第1期47卷 91-97页

作者：耿城晁铁彦葛玉伟李辉信阳农林学院河南信阳464000 陕西华山路桥集团有限公司陕西西安710016 山东大学土建与水利学院山东济南250100 山东科技大学材料科学与工程学院山东青岛266042

为了提升公路边坡锚固用钢的表面耐蚀和耐磨性能,采用化学镀和热处理相结合的方法在锚固用45#钢基体表面制备了Ni-B涂层,研究了热处理温度对表面涂层显微形貌、物相组成、疏水性、硬度、耐蚀和耐磨性能的影响。结果表明,250℃和350℃热... 详细信息

为了提升公路边坡锚固用钢的表面耐蚀和耐磨性能,采用化学镀和热处理相结合的方法在锚固用45#钢基体表面制备了Ni-B涂层,研究了热处理温度对表面涂层显微形貌、物相组成、疏水性、硬度、耐蚀和耐磨性能的影响。结果表明,250℃和350℃热处理后涂层表面致密性提高,450℃热处理后涂层表面致密性降低,局部颗粒产生裂纹;热处理前和250℃热处理后锚固用钢表面涂层呈非晶态特征,升高热处理温度至350℃及以上时涂层主要由Fe、Ni_(2)B、Ni_(3)B和Ni_(4)B_(3)相组成,呈晶态特征;经过不同温度热处理后,锚固用钢表面涂层的硬度有不同程度增大,热处理温度为350℃时涂层的硬度最大(832 HV)。350℃热处理涂层的磨痕深度明显小于热处理前、250℃热处理和450℃热处理涂层,耐磨性较好;相较于热处理前锚固用钢表面涂层,350℃热处理涂层的腐蚀电位发生正向移动、腐蚀电流密度减小,450℃热处理涂层的腐蚀电位发生负向移动、腐蚀电流密度增大,350℃热处理涂层的耐蚀性最好。适宜的锚固用45#钢表面涂层的热处理温度为350℃,此时表面涂层的硬度最高,耐蚀和耐磨性最好。

关键词：边坡锚固用钢涂层热处理耐蚀耐磨

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氧化石墨烯改善陶瓷釉面硬度 / 耐磨性

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中国陶瓷 2024年第3期60卷 74-82页

作者：周安超胡梦晨赵勇袁富祥邱玉鹏闫江丽尹诗斌广西大学化学化工学院南宁530004 广西蒙娜丽莎新材料有限公司梧州543300

氧化石墨烯(GO)作为一种石墨烯衍生物,具有超强的机械性能和丰富的含氧官能团。利用GO改性陶瓷釉面,并研究GO含量对陶瓷釉面硬度和耐磨性的影响。研究结果表明:GO的最佳用量为0.05 wt%,哑光陶瓷釉面的硬度提升为11.4%(从642.9至716.3 H... 详细信息

氧化石墨烯(GO)作为一种石墨烯衍生物,具有超强的机械性能和丰富的含氧官能团。利用GO改性陶瓷釉面,并研究GO含量对陶瓷釉面硬度和耐磨性的影响。研究结果表明:GO的最佳用量为0.05 wt%,哑光陶瓷釉面的硬度提升为11.4%(从642.9至716.3 Hv),磨耗从0.12 g降至0.04 g,然而亮光陶瓷釉面的性能却没有明显提升。通过XRD、TG-DSC和EDS等进一步分析,发现釉面性能提升的原因是GO能够诱导釉面析出硬度较高的SiO_(2)晶体,增强玻璃网络结构,抑制钠长石相的析出,并减少釉面的孔洞率。揭示了GO对陶瓷釉面性能影响的作用机制,这对于GO在陶瓷领域的应用具有重要的参考价值。

关键词：釉面氧化石墨烯硬度耐磨陶瓷

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