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第八届粤港澳真空科技创新发展论坛暨2024年广东省真空学会学术年会

作者：陈彦军林松盛苏峰华李助军广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室华南理工大学机械与汽车工程学院广州铁路职业技术学院机械与电子学院

采用HiPIMS-DCMS叠加沉积技术成功制备了一系列不同硅含量的无氢掺硅类金刚石（Si-DLC）薄膜。并系统探究了硅含量对薄膜微观结构、力学性能以及高温摩擦学性能的影响,旨在评估Si-DLC薄膜作为高温固体润滑材料的潜力。结果表明,硅的掺... 详细信息

采用HiPIMS-DCMS叠加沉积技术成功制备了一系列不同硅含量的无氢掺硅类金刚石（Si-DLC）薄膜。并系统探究了硅含量对薄膜微观结构、力学性能以及高温摩擦学性能的影响,旨在评估Si-DLC薄膜作为高温固体润滑材料的潜力。结果表明,硅的掺入使得Si原子优先取代sp杂化的碳原子,增加了sp位点的比例,导致DLC薄膜的sp/sp比值明显增加,有效提高了薄膜的热稳定性。同时,Si掺杂提高了Si-DLC薄膜的硬度和膜基结合力,并有效降低了薄膜的残余应力。此外,研究发现少量的Si掺杂使得DLC薄膜在高温大气环境下具有优异的润滑性能。特别地,当Si含量为3.0 at.%时,Si-DLC膜在450℃高温条件下展现出极低的摩擦系数,局部摩擦系数低至0.0046,平均摩擦系数仅为0.019,磨损率也达到了极低的2.16×10mm/N·m。这一优异表现主要是由于450℃高温下在摩擦副和薄膜对摩区域形成一层由大量sp-C相和微量SiO组成的完整且致密的转移层,该层在摩擦过程中发挥了显著的润滑作用,从而实现DLC薄膜在高温条件下的低摩擦磨损。

关键词： Si-DLC薄膜高功率脉冲磁控溅射技术力学性能高温摩擦学性能润滑机制

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热喷涂氧化铝基复合陶瓷涂层的摩擦学与耐腐蚀性能研究

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电镀与涂饰 2025年第2期44卷 112-121页

作者：王传奇吕环祥李双建范秀娟毛杰邓春明海装沈阳局驻哈尔滨地区第一军事代表室黑龙江哈尔滨150060 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

[目的]热喷涂Al_(2)O_(3)陶瓷涂层虽有良好的耐磨性、耐蚀性及化学稳定性,但润滑性差、内部存在缺陷等缺点严重制约其在海洋领域的发展。[方法]以NaAlO_(2)作为造孔剂,通过喷雾造粒后等离子喷涂,制得多孔Al_(2)O_(3)涂层,再真空浸渍环... 详细信息

[目的]热喷涂Al_(2)O_(3)陶瓷涂层虽有良好的耐磨性、耐蚀性及化学稳定性,但润滑性差、内部存在缺陷等缺点严重制约其在海洋领域的发展。[方法]以NaAlO_(2)作为造孔剂,通过喷雾造粒后等离子喷涂,制得多孔Al_(2)O_(3)涂层,再真空浸渍环氧树脂(EP)与全氟聚醚(PFPE),获得拥有梯度润滑相的Al_(2)O_(3)-EP复合涂层。考察了造孔剂添加量对涂层孔隙率和摩擦学性能的影响。利用中性盐雾试验与电化学测试,结合微观形貌分析,研究了封孔润滑相对涂层耐腐蚀性能的影响。[结果]Al_(2)O_(3)涂层的孔隙率随着NaAlO_(2)添加量的增加而升高,能让更多EP与PFPE填充进入涂层的孔隙及微裂纹中,涂层的摩擦学性能显著增强。造孔Al_(2)O_(3)-EP复合涂层的耐腐蚀性能较纯氧化铝涂层大幅增强。如10%造孔剂含量的试样C2,其孔隙率为(28.4±3.3)%,8 N载荷下的摩擦因数为0.12±0.01,较未添加造孔剂的C0试样降低20%,其腐蚀电流密度与纯氧化铝涂层相比则降低了93.5%。[结论]通过控制造孔剂的含量来改变热喷涂氧化铝涂层内部的孔隙率,用以存储EP与PFPE,兼顾了涂层的力学性能、摩擦学性能与耐腐蚀性能,有助于拓宽氧化铝陶瓷涂层在湖泊、海洋等腐蚀环境中的应用。

关键词：氧化铝喷雾造粒热喷涂真空浸渍复合涂层摩擦学耐蚀性

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调制结构对Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜性能的影响

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真空 2022年第3期59卷 29-34页

作者：谌曲平林松盛刘灵云郭朝乾石倩汪云程吕亮刘若愚易出山中国航发南方工业有限公司湖南株洲412000 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

为提高钛合金的服役性能,采用真空阴极电弧离子镀技术,在TC4钛合金上制备不同R_(Cr-CrN):R_(Cr-CrAlN)调制比的多层膜。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、划痕仪、应力测试仪和砂粒冲蚀试验仪检测并分析了多层膜的截... 详细信息

为提高钛合金的服役性能,采用真空阴极电弧离子镀技术,在TC4钛合金上制备不同R_(Cr-CrN):R_(Cr-CrAlN)调制比的多层膜。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、划痕仪、应力测试仪和砂粒冲蚀试验仪检测并分析了多层膜的截面形貌、结构、厚度、硬度、结合力、残余应力和抗砂粒冲蚀性能等。重点研究了R_(Cr-CrN):R_(Cr-CrAlN)调制比对多层膜性能的影响。结果表明:所制备的多层膜厚度均在7~8μm,过渡层约1.5μm厚,单一周期厚度在150~200nm;膜层均呈现(200)择优生长面心立方结构;随着Cr-CrAlN层占比的增加,膜层的硬度、残余应力和膜基结合力均相应地上升;在90°攻角下不同调制比的多层膜未完全破损前,其抗砂粒冲蚀能力是TC4基材的3倍以上,而在30°攻角下多层膜的抗砂粒冲蚀能力则约为TC4基材的8倍;R_(Cr-CrN):R_(Cr-CrAlN)调制比为1∶2时所制备的多层膜具有最佳的综合性能。

关键词：调制比多层膜抗砂粒冲蚀性能电弧离子镀钛合金

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过渡族金属及其化合物碱性电解水析氧催化剂研究进展

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太阳能学报 2025年第05期46卷 62-72页

作者：王见刘太楷丁茯刘红消邓春明廖汉林沈阳化工大学化学工程学院广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室贝尔福蒙贝利亚技术大学 LERMPS实验室

该文主要从电解水制氢技术的发展现状、电解水析氧机理以及析氧催化材料等方面进行探讨和分析，通过过渡族金属元素催化材料OER性能的分析，对催化剂设计和制备中存在的不足进行深入地探讨，为低成本、高性能的催化剂材料开发提供依据。

关键词：碱性电解水析氧反应 OER机理 OER催化剂过渡族金属

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以EBSD技术表征奥氏体不锈钢形变及焊接后抗有害元素迁移

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材料研究与应用 2022年第6期16卷 1052-1057页

作者：王昊郑先伟赵利孙秀慧况敏广东省科学院新材料研究所/现代材料表面工程技术国家工程实验室/广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广东联塑科技实业有限公司/广东省塑料成型加工技术企业重点实验室广东佛山528318

奥氏体不锈钢用于饮用水管制作时需经弯管形变和焊接工艺,该工艺过程引起的不锈钢组织结构演变将影响其抗腐蚀性能。通过背散射电子衍射技术分析奥氏体不锈钢经某弯管形变和焊接后的晶粒度、相组成、织构等变化,结果表明:弯管形变对不... 详细信息

奥氏体不锈钢用于饮用水管制作时需经弯管形变和焊接工艺,该工艺过程引起的不锈钢组织结构演变将影响其抗腐蚀性能。通过背散射电子衍射技术分析奥氏体不锈钢经某弯管形变和焊接后的晶粒度、相组成、织构等变化,结果表明:弯管形变对不锈钢内部组织结构的影响甚微,不会引起有害元素迁移量增加,而焊接对不锈钢内部组织结构的影响更大,可能是造成金属元素迁移的重要因素。

关键词：不锈钢 EBSD 有害元素迁移

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气体温度对冷喷涂7075铝合金涂层性能的影响

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表面技术 2020年第1期49卷 318-325页

作者：吴增荣胡永俊代明江张科杰小川和洋谢迎春黄仁忠广东工业大学材料与能源学院广州510006 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650 日本东北大学日本仙台980-8579

目的研究气体温度对冷喷涂7075铝合金涂层性能的影响,以期为制备高性能涂层提供重要参考。方法利用冷喷涂技术,在较高的工作气体压力(5 MPa)下,通过改变工作气体温度(450、500、550、600℃),采用氮气在纯铝基体上制备了大厚度7075铝合... 详细信息

目的研究气体温度对冷喷涂7075铝合金涂层性能的影响,以期为制备高性能涂层提供重要参考。方法利用冷喷涂技术,在较高的工作气体压力(5 MPa)下,通过改变工作气体温度(450、500、550、600℃),采用氮气在纯铝基体上制备了大厚度7075铝合金涂层。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)对涂层组织结构及孔隙率进行了分析测定,用维氏显微硬度法测定涂层硬度,通过拉伸实验测定涂层结合强度,研究了冷喷涂工作气体温度对7075铝合金涂层组织及沉积特性的影响。结果工作气体温度在450~550℃范围时,对涂层组织及力学性能影响有限。当工作气体温度为450℃时,涂层孔隙率为0.14%,显微硬度为117.8HV0.1,结合强度超过55.3 MPa。但过高的工作气体温度并不利于冷喷涂7075铝合金涂层的制备,当喷涂气体温度达到600℃时,涂层孔隙率升高到4.2%。结论仅采用廉价的氮气即可制备高致密度和高结合强度的冷喷涂7075涂层,当主气温度在450~550℃区间时,涂层微观组织和性能随气体温度变化不大,而过高的工作气体温度(600℃)并不利于冷喷涂7075涂层相关性能的提升。

关键词：冷喷涂 7075涂层气体温度显微组织性能

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NiCrAlY涂层与镍基单晶高温合金基体的互扩散行为

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中南大学学报（自然科学版） 2020年第11期51卷 3187-3198页

作者：邓鹏荔琴刘英坤尹斌石倩张利军杨焜邓春明李风广东工业大学材料与能源学院广东广州510006 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651 中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083

采用多弧离子镀技术在镍基单晶高温合金基体表面制备NiCrAlY涂层,并利用XRD、SEM/EDS、EPMA等表征方法研究试样在1100℃热暴露100 h过程中涂层/基体之间互扩散引发的微观结构演变与各组元的成分分布。基于所测定的各组元成分−距离曲线,... 详细信息

采用多弧离子镀技术在镍基单晶高温合金基体表面制备NiCrAlY涂层,并利用XRD、SEM/EDS、EPMA等表征方法研究试样在1100℃热暴露100 h过程中涂层/基体之间互扩散引发的微观结构演变与各组元的成分分布。基于所测定的各组元成分−距离曲线,采用基于数值回归方法框架的HitDIC软件获得各组元沿整个扩散通道的主互扩散系数。研究结果表明:在1100℃热暴露初期,NiCrAlY涂层和基体界面处形成了互扩散区(IDZ)和二次反应区(SRZ),而且IDZ和SRZ的厚度随热暴露时间不断增大;在SRZ中析出的颗粒状和针状拓扑密堆相(TCP)主要由Re,Cr,W等元素组成,且与合金基体界面成特定角度;在热暴露过程中NiCrAlY涂层与基体间主要发生Cr元素向基体的内扩散和Ni,Al,Ta,Re,W等元素由基体向涂层的外扩散,且随着热暴露时间的延长,涂层与基体界面处元素的浓度梯度逐步减小;采用数值回归法获得的模拟结果与实测成分−距离曲线吻合较好,且Al,Co和Cr成分变化对所得各组元主互扩散系数的影响较大。

关键词： NiCrAlY涂层镍基单晶高温合金互扩散热暴露数值回归法

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Co/Pt改性铝化物涂层热腐蚀行为探究及比较

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材料研究与应用 2022年第2期16卷 243-252页

作者：德先龙邓鹏尹斌胡通云张悦邓春明沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870 现代表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东省科学院新材料研究所广东广州510651

为提高镍基单晶高温合金的抗热腐蚀性能,采用电镀/高温气相渗铝的方法,在合金基体表面分别制备了铝化物涂层、Co改性铝化物涂层和Co/Pt共改性铝化物涂层。将涂层样品置于Na_(2)SO_(4)/NaCl(质量百分比75∶25)混合盐中进行了900℃热腐蚀... 详细信息

为提高镍基单晶高温合金的抗热腐蚀性能,采用电镀/高温气相渗铝的方法,在合金基体表面分别制备了铝化物涂层、Co改性铝化物涂层和Co/Pt共改性铝化物涂层。将涂层样品置于Na_(2)SO_(4)/NaCl(质量百分比75∶25)混合盐中进行了900℃热腐蚀实验,利用XRD和SEM/EDS等方法研究了三种涂层样品的热腐蚀行为,同时还研究了Co和Pt元素对涂层抗热腐蚀性能的影响。实验结果表明:900℃热腐蚀100 h后,铝化物涂层的质量增重为4.07 g·cm^(-2),Co改性铝化物涂层质量增重为0.74 g·cm^(-2),Co/Pt共改性铝化物涂层的质量增重为5.96 g·cm^(-2);Co/Pt共改性铝化物涂层无明显剥落,氧化膜相对完整,说明其抗热腐蚀性能最好,而另两种涂层则出现明显剥落,说明二者抗热腐蚀性能均较差。Co/Pt的协同作用,促进了涂层表面保护性Al_(2)O_(3)膜的形成,提高了氧化膜的粘附性和自修复性,增大了涂层的钝化范围,降低了涂层外部的S及O等元素的向内扩散速度。

关键词：改性铝化物涂层单晶高温合金 Co/Pt共改性热腐蚀

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SOFC金属连接体Mn-Co尖晶石防护涂层掺杂改性研究进展

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材料研究与应用 2022年第6期16卷 934-941页

作者：杨壮壮江舟文魁宋琛刘太楷邓畅光邓春明朱晖朝张留艳广东省科学院新材料研究所/现代材料表面工程技术国家工程实验室/广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广东工业大学材料与能源学院广东广州510640 佛山桃园先进制造研究院广东佛山528225

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有能量转换效率高、燃料适用范围广等优点,具有广阔的应用前景。由于SOFC工作温度较高(600-800℃),金属连接体长期服役过程中会发生严重的氧化和元素挥发,导致电池性能衰退,降低其使用寿命,故而需要对金属连... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有能量转换效率高、燃料适用范围广等优点,具有广阔的应用前景。由于SOFC工作温度较高(600-800℃),金属连接体长期服役过程中会发生严重的氧化和元素挥发,导致电池性能衰退,降低其使用寿命,故而需要对金属连接体进行防护。在现有的防护涂层材料中,Mn-Co尖晶石涂层能有效抑制金属连接体的氧化和Cr挥发,被广泛用于金属连接体防护,但其高温电导率需要进一步提升。掺杂改性是一种有效提高Mn-Co尖晶石电导率和防护性能的方法。围绕Mn-Co尖晶石掺杂元素和改性方法,详细介绍了SOFC金属连接体Mn-Co尖晶石防护涂层的研究进展。

关键词：固体氧化物燃料电池金属连接体防护涂层 Mn-Co尖晶石掺杂改性

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NiAlHfY涂层微观结构演变及元素互扩散行为研究

NiAlHfY涂层微观结构演变及元素互扩散行为研究

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第六届粤港澳真空科技创新发展论坛暨先进微纳制造技术与前沿应用高峰论坛

作者：李小亚张浩石倩代明江林松盛广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室中南大学粉末冶金国家重点实验室

航空发动机服役温度不断提高,对材料的高温防护性能提出了更高的要求,NiAl体系涂层因其具有高熔点、低密度,良好的高温抗氧化性能,因此能够在其表面生成一层致密的氧化铝层,可为高温零部件提供优良的高温防护,有望在1200℃以上使用。在... 详细信息

航空发动机服役温度不断提高,对材料的高温防护性能提出了更高的要求,NiAl体系涂层因其具有高熔点、低密度,良好的高温抗氧化性能,因此能够在其表面生成一层致密的氧化铝层,可为高温零部件提供优良的高温防护,有望在1200℃以上使用。在氧化过程中,涂层元素向表面扩散引起氧化层组织演变及涂层与镍基高温合金因化学成分差异所发生的界面互扩散行为,不仅降低了涂层的高温防护性能,而且影响镍基高温合金的力学性能。针对此问题,本研究通过多弧离子镀技术在镍基单晶合金上制备NiAlHf,NiAlHfY涂层,通过研究高温条件下的组织演变及典型元素互扩散行为,得到Y掺杂在高温氧化后涂层中具有更高的A1的剩余量和较少的TCP析出相,Y掺杂后减弱了Al向基体的内扩散,减缓了TCP相的析出。

关键词： NiAlHf NiAlHfY涂层元素互扩散微观结构演变 TCP相

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