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| 1 | 物理气相沉积硬质耐腐蚀磨损防护涂层研究进展显示文摘叙述了用物理气相沉积技术制备的硬质耐腐蚀磨损防护涂层的研究进展。重点介绍了腐蚀磨损耦合工况特性和作用机理,单元、多元掺杂氮化物涂层,高熵氮化物涂层,多层、纳米多层、纳米复合、梯度氮化物涂层耐腐蚀磨损性能研究,非金属元素/金属元素掺杂DLC涂层、多层复合DLC涂层耐腐蚀磨损性能研究,并对涂层改性、强化机理和腐蚀磨损失效机制进行了总结。最后,提出了未来物理气相沉积硬质耐腐蚀磨损防护涂层重点发展的方向,应重点发展涂层组元/结构设计、力–电耦合损伤机理研究、高效率研发设计、涂层先进制备装备与评估体系等方面的能力。 | 何光进 丛大龙 王旋 宋凯强 张敏 何庆兵 | 2022 | 装备环境工程2022，19，8： | 2 |
| 2 | 氮表面改性非晶碳基涂层的摩擦及腐蚀行为显示文摘目的在本征无氢非晶碳涂层表面进行掺N表面改性处理,研究其摩擦性能与海水腐蚀行为的演变规律,为海洋防护非晶碳涂层应用提供新思路。方法采用直流磁控溅射固体石墨靶制备非晶碳涂层,并在顶层进行N掺杂表面改性。改变Ar/N_(2)气流量比来控制顶层掺N量,调控沉积时间,控制涂层厚度一致。SEM用于观测涂层厚度与截面形貌,XPS和Raman光谱仪分别用于表征涂层N掺杂量和碳键结构。涂层力学性能和动态摩擦因数则通过连续刚度模式纳米压痕仪和球盘式摩擦实验机测试得到。采用含有三电极体系的Gamry电化学工作站测量涂层的动电位极化曲线、电化学交流阻抗谱等电化学性能。结果对无氢非晶碳涂层进行表面改性,随顶层改性N含量的增加,sp^(2)—C易与N结合,导致sp^(2)相含量降低。随着N含量的增加,涂层的力学性能逐渐提升,当N质量分数为21%时,硬度与弹性模量达到最大值,分别为11.71 GPa和284.28 GPa;但当N质量分数最小(12%)时,涂层的断裂韧性与抗弹塑性变形能力最优。由于顶层引入掺N层后,sp^(2)润滑相减少,涂层摩擦因数显著上升,且随N含量的增大逐渐增大。在顶层引入N掺杂量较少的改性层有利于提高非晶碳的耐蚀性,但随N含量的增大,涂层表面的孔隙增多,腐蚀溶液渗透加速,涂层的耐蚀性迅速恶化。结论顶层少量N掺杂有利于改善非晶碳基涂层的力学性能和耐蚀性能。N含量过高时,涂层性能随着N含量的升高逐渐恶化。在海洋关键零部件表面制备微量N掺杂改性的非晶碳涂层有利于提高其防护性能。 | 李昊 郑贺 李淑钰 郭鹏 孙丽丽 柯培玲 汪爱英 | 2022 | 表面技术2022，51，5： | 2 |
| 3 | Si含量对Si-GLC薄膜在海洋环境中摩擦学行为的影响显示文摘目的为改善类石墨(Graphite-like Carbon,GLC)薄膜在海洋工程中的摩擦学行为,扩展此类薄膜的进一步应用。方法采用磁控溅射技术制备了不同Si含量的Si-GLC薄膜。采用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱设备对薄膜的形貌、成分和结构进行了分析,并用海水盐雾、高低温交变试验模拟海洋环境对薄膜的腐蚀作用,利用纳米压痕、往复式摩擦磨损试验机对薄膜的机械性能进行了评价。结果Si-GLC薄膜结构致密,受限于沉积方法,制备的Si-GLC薄膜具有富Si层和富C层交替生长的“伪多层”结构。随着Si含量的增加,C—Si单键的数量逐渐增多,Si-GLC薄膜中sp^(3)杂化键的含量逐步增加。Si-GLC薄膜中sp^(3)杂化键的含量随Si含量的增加而逐步上升,薄膜的硬度与弹性模量在Si质量分数为64.51%时到达最大值,分别为21.3 GPa和245.9 GPa。同时,Si含量较高的薄膜具有更好的耐盐雾、耐高低温交变特性,表现出更好的海洋环境适应性。结论Si质量分数为48.11%时Si-GLC表现出最佳的海洋环境适应性摩擦学性能,在不同试验条件下均具有较低(约0.1)且稳定的摩擦因数,证明在GLC薄膜中掺入适量的Si元素能够起到稳定薄膜内的单键结构,避免薄膜在摩擦过程中发生石墨化,达到提升薄膜耐磨性能的目的。 | 郭武明 王春婷 王海新 朱烨彪 | 2023 | 表面技术2023，52，8： | 0 |
| 4 | 非平衡磁控溅射CrTiAlN涂层的制备及空蚀性能研究显示文摘目的 为缓解动力系统金属表面发生的空泡失效问题,提高水下装备推进系统在复杂多变环境中的综合服役性能,将涂层技术用于金属材料的表面防护。方法 基于正交实验设计,采用非平衡磁控溅射技术在AISI316不锈钢基体上制备CrTiAlN涂层。采用XRD、SEM、EDS和AFM等测试手段对涂层的物相、形貌、成分和表面粗糙度进行表征;采用维氏硬度计、划痕仪和洛氏硬度计对涂层的显微硬度和膜基结合力进行测试与评估;通过球–盘磨损实验、电化学测试和空蚀实验,分别评价涂层的耐干摩擦磨损、耐腐蚀和抗空蚀性能。结果 实验结果表明,利用正交试验设计调控Cr、Ti和Al靶电流,基于涂层硬度得到最佳靶电流分别为4、8、8 A,此时涂层显微硬度达到1 242HV0.01,纳米硬度为(17.00±0.99) GPa,远高于316不锈钢;涂层的摩擦因数和磨损率远低于316不锈钢;在质量分数为3.5%的Na Cl溶液中,涂层的腐蚀电位较高,腐蚀电流较小,具有较好的耐腐蚀性能,采用涂层保护后316不锈钢的寿命得到显著提高;在空蚀实验后,316不锈钢的粗糙度从4.5nm增至112.0nm,并出现空蚀坑,而CrTiAlN涂层只出现了褶皱,其粗糙度从4.8 nm增至10.0 nm,仅在涂层缺陷处发生了零星剥落现象。可见,CrTiAlN涂层有效缓解了空蚀的冲击作用,提高了316不锈钢的抗空蚀性能。结论 可将CrTiAlN涂层作为防护涂层,并应用于水利工程装备关键部件。 | 刘铭悦 黄志全 张习羽 Ann Zammit Joseph Buhagiar Glenn Cassar 王建明 陈坚 | 2023 | 表面技术2023，52，10： | 0 |
| 5 | 转子钢20Cr13表面硬质PVD涂层摩擦磨损性能分析显示文摘通过多弧离子镀与磁控溅射结合工艺在20Cr13表面分别制备CrN、TiN、TiAlCrN3种PVD涂层,研究3种涂层的摩擦磨损性能。结果表明,各类涂层均能提升基材性能,其中TiAlCrN涂层试样硬度较高(67 845 N/mm~2),CrN涂层试样薄膜结合力较高(30 N)、表面质量较优,TiN涂层试样对比另外两种涂层试样性能较差。TiAlCrN涂层试样摩擦因数较高(0.619),其硬度高、结合力好、耐磨损能力较强。在摩擦磨损试验中TiAlCrN涂层与CrN涂层表面所形成的耐磨、抛光作用的氧化膜增强了基底耐磨性能。综合考虑,TiAlCrN涂层为转子表面理想耐磨涂层。 | 杨剑 沙鹏 李伟 沈奎双 雷学林 | 2024 | 华东理工大学学报(自然科学版)2024，50，1： | 0 |
| 6 | 铝掺杂对转子钢20Cr13表面PVD涂层防腐耐冲性能影响显示文摘为强化双螺杆压缩机转子表面防腐耐冲性能,本文通过多弧离子镀/磁控溅射复合工艺,在转子基材20Cr13表面分别制备CrN、TiN、TiAlCrN三类PVD涂层,研究三类涂层的力学性能及Al元素掺杂对硬质氮化物涂层防腐耐冲性能的影响。试验结果表明:CrN、TiN、TiAlCrN三类PVD涂层能够显著提升转子基材20Cr13表面硬度。通过Al元素的掺杂,涂层发生固溶强化,从而显著提升氮化物涂层的硬度,但TiAlCrN涂层孔隙率较高,耐腐蚀性能较差。TiAlCrN涂层由于硬度较高、薄膜结合力高,其耐冲蚀性能较好。 | 沙鹏 吴志斌 杨剑 雷学林 何云 | 2023 | 硬质合金2023，40，3： | 0 |
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