材料保护

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卢俊晓, 笪强, 周永宽, 康嘉杰

材料保护. 2026, 59(6): 1-17. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0084

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海洋钻具在服役过程中长期遭受海水腐蚀和泥沙磨损的协同作用，易导致表面损伤甚至服役失效，因此亟需一种表面防护涂层技术以延长其使用寿命。高熵合金作为一种新兴的多主元合金材料，凭借其独特的成分设计理念与优异的综合性能，在海洋钻具表面防护领域展现出广阔的应用前景。为系统探究高熵合金涂层在海洋钻具表面的耐腐蚀磨损性能，首先综述了熔覆、喷涂及沉积方法制备高熵合金涂层的工艺原理及对应特点；其次，分别总结了不同元素或化合物的添加对高熵合金涂层在模拟海洋环境中的耐腐蚀、耐腐蚀磨损性能的影响。最后，从涂层制备前复合材料的成分设计、制备过程中的工艺参数调节与界面优化，以及对服役时真实工况模拟与寿命预测体系构建3个维度进行了展望，为后续海洋钻具表面防护高熵合金涂层技术研究和实际应用提供参考依据。

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外场辅助激光熔覆技术的研究与发展

张巧, 赵海朝, 郭伟玲, 张洁, 马国政, 刘明, 牟泓霖, 王海斗

材料保护. 2026, 59(6): 18-36. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0085

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激光熔覆技术作为高端装备表面制造与再制造领域的重要表面工程技术，在零部件强化改性中发挥着不可替代的作用。传统激光熔覆工艺快速加热与冷却的熔凝过程易于在涂层内部产生气孔、裂纹、成分偏析及残余应力等各类缺陷，这也限制了其在个别严苛工况中的应用。为改善激光熔覆涂层的结构和性能，引入外场辅助成为近年来激光熔覆技术领域的重要研究热点。综述了单一外场辅助激光熔覆技术对涂层组织及性能的调控效果，剖析了多场复合辅助激光熔覆对熔池内部的热量传递、力学行为及物质迁移的影响，深入探究了该过程的协同增效机理。最后，总结了该技术面临的主要挑战，对未来发展趋势进行了展望，以期为相关领域的研究与应用提供参考。

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耐腐蚀/磨损类金刚石碳涂层的制备方法及应用性能研究进展

胡泽涛, 张家旭, 康嘉杰

材料保护. 2026, 59(6): 37-52. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0086

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类金刚石碳(Diamond-like carbon，简称DLC)涂层因其优异的抗腐蚀性与耐磨损性能，已成为一种在严苛环境中极具潜力的装备表面工程防护材料。然而，DLC的固有缺陷如高内应力、沉积过程中形成的孔隙限制了其在极端工况中的长期服役能力。系统综述了通过元素掺杂、多层与界面结构设计以及表面润湿性调控来改善DLC涂层耐腐蚀与摩擦学性能的研究进展。此外，还对DLC涂层在海洋装备、生物医疗、油气机械及化工设备中的研究与应用进行了总结。最后，讨论了DLC涂层在当前面临的技术挑战及未来研究方向，以促进高耐久性DLC防护涂层在腐蚀和磨损主导型服役环境中的发展与应用。

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基于冷喷涂6061/Al₂O₃复合材料的铝、镁合金损伤组织修复及性能研究

胡泽宇, 唐小天, 曾良, 褚欣, 容文和, 邓春明

材料保护. 2026, 59(6): 53-61. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0087

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为突破某些航空部件无法拆卸和运输只能现场修复的局限，采用便携式冷喷涂技术对航空领域以2A12铝合金与ZM5镁合金为代表的铝、镁合金材料进行原位修复。选用6061/ Al2O3复合材料作为修复材料，系统开展修复工艺与性能研究。首先在平整试片上评估涂层的微观组织、基础力学性能、摩擦磨损性能；然后在试片上预制模拟缺陷，实施针对性填充修复。通过金相显微分析等手段重点研究了修复涂层的微观结构特性，包括颗粒变形行为、孔隙分布、增强相Al2O3的分散状态，以及涂层与2种异质基体(2A12铝合金、ZM5镁合金)的界面结合机制。结果表明，冷喷涂修复方法可以在低热输入下实现致密涂层沉积，修复层与2类基体均形成牢固界面，实现构件几何轮廓与尺寸完整性的有效恢复；修复层与基体结合强度＞50 MPa，修复层硬度＞100 HV0.1，修复层抗磨性显著优于基体。研究证明了利用6061/ Al2O3复合材料配合便携式冷喷涂设备修复航空铝、镁合金部件缺陷的可行性，为现场快速修复提供了可靠的技术方案和理论依据。

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电弧增材制造NbMoTaNiCr难熔高熵合金微观组织结构与摩擦学性能研究

黄绍服, 王见飞, 刘甘霖, 王家帅, 刘军, 李静, 姚巨坤, 柳建

材料保护. 2026, 59(6): 62-69. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0088

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NbMoTaNiCr难熔高熵合金具有优异的力学性能和耐磨性能，在航空航天、核能与能源以及高端装备制造利用方面具有重要的潜在应用价值。利用钨极惰性气体保护焊(TIG)旋转电弧增材制造平台，在TC4钛合金基体上制备NbMoTaNiCr难熔高熵合金成形层，并采用XRD、EDS、TEM和多功能摩擦试验仪对其组织结构、硬度以及摩擦学性能进行了分析研究，结果表明:制备的难熔高熵合金成形层常温下的相结构由无序面心立方结构(FCC)＋少量μ相构成，组织为细小均匀的树枝晶，元素分布存在枝晶偏析。合金成形层的平均硬度约913 HV。在相同的干摩擦条件下，成形层的耐磨性能为TC4钛合金基体的42倍，合金层的高硬度和优异耐磨性主要源于三方面因素:细化的晶粒组织、高熵合金固有的严重晶格畸变以及硬脆μ相(拓扑密堆相的一种)的强化作用。

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超声辅助CMT-P焊接对超级双相不锈钢接头组织演化与耐腐蚀性能的影响规律

路学成, 谢振凯, 冯恩昊, 白英华, 罗任植, 张子燕, 张志强

材料保护. 2026, 59(6): 70-81. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0089

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为提升双相不锈钢焊接接头耐腐蚀性能，以UNS S32750超级双相不锈钢为研究对象，采用超声辅助与CMT-P复合电弧焊接技术制备焊接接头，运用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射、电子探针、耐腐蚀性能等测试与分析方法，对比研究了无超声振动和超声振幅20 μm下焊接接头微观组织和耐腐蚀性能的变化规律。结果表明，当超声振幅为20 μm时，焊缝热影响区的组织得到细化，奥氏体含量增加且分布均匀，铁素体与奥氏体之间的界面差异减小。超声振动促进了合金元素(Ni、N)的再分配，提高了奥氏体的PREN值(Pitting Resistance Equivalent Number，点蚀当量)，减缓了铁素体与奥氏体间耐蚀性差异；同时，小角度晶界占比减少，大角度晶界占比增加，有助于降低点蚀萌生敏感性。焊缝和混合区(母材＋热影响区＋焊缝金属)试样的电化学测试结果表明，超声辅助焊接显著提高了焊缝区和混合区的临界点蚀温度与极化性能，点蚀坑数量均显著减少。

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激光熔覆AlCoCrFeNiSi高熵合金涂层的微观组织及磨损性能研究

吴美杰, 段天应, 周永宽, 康嘉杰, 马国政

材料保护. 2026, 59(6): 82-92. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0090

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为探究AlCoCrFeNiSi高熵合金涂层的磨损机理，采用不同激光熔覆工艺参数在40CrNiMoA合金钢表面制备了AlCoCrFeNiSi高熵合金系列涂层，并得到最优工艺参数(扫描速度8 mm/ s、激光功率600 W)。通过基础表征分析(SEM、XRD等)、力学性能测试(纳米压痕、显微硬度等)研究了AlCoCrFeNiSi高熵合金涂层的组织结构和力学性能，并探究了不同滑动摩擦速度(0.04、0.06、0.08 m/ s)对AlCoCrFeNiSi高熵合金涂层摩擦磨损性能的影响，结果表明:激光熔覆制备的AlCoCrFeNiSi高熵合金涂层组织致密，呈BCC相结构；涂层的显微硬度值为(646±28) HV0.2，约为40CrNiMoA合金钢基体(180±12) HV0.2的3.5倍；高熵合金涂层显著提升了部件表面的耐磨性能，不同滑动摩擦速度下高熵合金涂层的磨损机制主要为磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损，且随着滑动摩擦速度的提高，涂层的摩擦系数上升，磨损率增大，黏着磨损加剧。

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氢能双极板涂层技术研究现状与发展

张钰, 陶冠羽, 曾路, 杜建融, 刘书洋, 段海涛, 陈辉

材料保护. 2026, 59(6): 93-123. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0091

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氢能作为实现“双碳”目标的重要能源载体，其高效转化与利用技术正处于快速发展阶段。其中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)与质子交换膜水电解(PEMWE)被视为最具发展前景的关键技术体系。双极板作为这2类装置的核心组件，其性能直接决定了整个系统的电化学效率、耐久性及制造成本。近年来，针对金属双极板存在的易腐蚀、接触电阻偏高以及表面润湿性欠佳等问题，涂层技术已成为提升其综合性能的核心途径。系统综述了氢能领域双极板涂层技术的研究进展与发展趋势:首先，概述了涂层双极板的主要制备方法，并对比分析了各类方法的工艺特点与适用场景；然后，从工程服役条件出发，对PEMFC与PEMWE双应用场景下金属双极板涂层的材料体系选择与性能需求进行并行梳理与对比分析———在PEMFC方面，重点探讨了金属基、碳基及导电聚合物涂层在导电性、耐腐蚀性及表面润湿性等方面的优化策略与实际表现；在PEMWE方面，则总结了金属、金属化合物及复合涂层的研究现状，分析了其在强氧化工况下的稳定性、界面特性与失效机制；最后，围绕工程化应用需求，展望了氢能双极板涂层在材料体系多功能创新、先进制备工艺规模化突破以及智能化研发平台与标准化评价体系构建等方面的发展路径，以推动双极板涂层技术从理论研究迈向工程应用与产业化实施。

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化学法去除热障涂层研究进展

黄选民, 孙毅东, 崔若莹, 徐佩柔, 王兴谱, 罗奎林, 潘春旭

材料保护. 2026, 59(6): 124-136. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0092

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对国内外航空发动机热障涂层的化学法去除进行了详细综述，热障涂层的去除包括陶瓷面层和金属粘结层两部分，主要采用熔融碱法和高温碱液法(氢氧化钾、氢氧化钠)去除陶瓷面层，采用强酸腐蚀法(硝酸、氢氟酸)去除金属粘结层。详细介绍了不同去除溶液、反应温度、反应时间下涂层各组分的去除情况，其中陶瓷面层在碱液中的主要去除机理为Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O；在化学去除过程中，利用航空发动机叶片陶瓷层与粘结层之间的热生长氧化物层Al2O3，碱液与其反应后可使陶瓷面层松动，达到去除效果。采用强酸去除粘结层的主要反应机理为:根据不同金属与不同强酸溶液的反应先后顺序以及金属元素的耐蚀性差异，在缓蚀剂作用下实现涂层去除。

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含雾霾模拟液砂土中X80钢的电化学腐蚀行为

谢瑞珍, 乔靖云, 史雅怡, 李伯琼, 韩鹏举, 王振霞, 林乃明, 窦宝捷

材料保护. 2026, 59(6): 137-148. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0093

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为了进一步探索“雾霾天气”和水分对砂土中X80钢电化学腐蚀机理的影响，采用电化学工作站、光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)测试自然风干状态下含雾霾模拟液(HA溶液)砂土中X80钢的电化学阻抗谱、极化曲线、腐蚀产物和腐蚀形貌，结合砂土的理化性质和电化学阻抗谱理论综合研究了含雾霾模拟液砂土中X80钢的电化学腐蚀行为。结果显示:砂土介质的pH值在6.51～7.03范围内波动，基本呈中性，温度在20 ℃附近波动，砂土含水量14 d内从初始30％饱和状态逐渐下降为0。阻抗谱为非一个时间常数型。随时间的延长，容抗弧半径先减小后增大，表明砂土对X80钢的腐蚀性先增强后减弱。阻抗模值与相位角随砂土含水量的变化规律，与阻抗谱演变规律一致。6 d后阻抗谱、阻抗模值与相位角在103～105 Hz频域内，波动较大。根据Jcorr，1～12 d时砂土对X80钢的腐蚀等级均在中等以上，13～14 d降为轻微。平均腐蚀速率为1.26×10－1 mm/ a，雾霾模拟液加速了砂土中X80的腐蚀。X80钢表面覆盖了高低不平的深棕黄色腐蚀产物(为铁的氧化物，Fe2O3和FeO)，腐蚀产物的厚度平均约150 μm，局部区域腐蚀产物厚度达到600 μm以上。腐蚀产物呈豹纹状、团絮状、米粒状等形状。局部区域腐蚀较强，形成了较多的腐蚀坑。

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球磨碳纳米管/镍涂层制备及其自润滑性能研究

张坷, 薛海峰, 李冠宏, 李松梅, 史修江, 武路鹏

材料保护. 2026, 59(6): 149-162. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0094

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碳纳米管(CNTs)是涂层的理想增强相，但存在易团聚的问题。球磨法是一种改善CNTs团聚现象的有效方法，球磨参数会影响球磨法效果。采用粒度分析仪、紫外可见分光光度计、扫描电子显微镜、3D激光共聚焦显微镜、拉曼光谱仪和X射线衍射仪，研究了球磨介质(空气、去离子水、体积分数为95％的酒精)、CNTs与酒精质量比(1∶0～1∶20)及球磨时间(3～12 h)对CNTs粒径、分散稳定性、显微形貌与结构完整性的影响，实现CNTs最佳分散效果的球磨工艺为:CNTs与酒精质量比为1∶15，球磨6 h，此时CNTs粒径集中分布于140～280 nm间，SEM形貌中呈现单根或极小束均匀分布，晶体结构有序，缺陷最少。将球磨后CNTs通过复合电沉积的方式制备为CNTs/镍复合涂层，并对涂层分别进行形貌，摩擦分析以及耐腐蚀测试。结果表明:粒径低且分散稳定性好的CNTs(CNTs与酒精质量比为1∶15，球磨6 h)所制备涂层表现出较低的表面粗糙度和优异的减磨耐磨性，在空气中滑动速度为0.084 m/ s下涂层与GCr15球之间的平均摩擦系数为0.170 8；耐腐蚀性最好的涂层所用CNTs球磨工艺为:CNTs与酒精质量比为1∶4，球磨6 h，其腐蚀速率最低为0.108 79 mm/ a。

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AZ91D镁合金表面激光熔覆Ti-Al/TiC复合涂层的微观组织及摩擦学性能研究

田运鸿, 陈芙蓉, 姚东睿, 马文, 曹四龙

材料保护. 2026, 59(6): 163-172. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0095

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陶瓷颗粒弥散强化的金属基复合涂层在提高AZ91D镁合金表面硬度和摩擦学性能方面展现出巨大潜力。采用激光熔覆技术在AZ91D镁合金表面成功制备了Ti-Al/ TiC金属基复合涂层，系统探究了不同激光能量密度(12.12、16.16、24.24 J/ mm2)对涂层微观组织和摩擦学性能的影响规律。通过XRD、SEM、EDS、维氏显微硬度计和摩擦磨损试验机分析了涂层相组成、微观形貌和摩擦学性能，并揭示了其减摩耐磨机制。结果表明:3种能量密度下制备的Ti-Al/ TiC复合涂层物相均由AlTi、Al3Ti金属间化合物和TiC陶瓷相组成，其中能量密度为24.24 J/ mm2和16.16 J/ mm2的微观组织呈现花瓣状晶粒与颗粒状晶粒混合形貌，而12.12 J/ mm2的微观组织形貌为颗粒状晶粒。24.24、16.16 J/ mm2和12.12 J/ mm2能量密度下制备的涂层的平均硬度分别为593.6、726.9 HV0.2和687.3 HV0.2，相较于AZ91D基体(83.3 HV0.2)分别提高了6.13、7.73倍和7.25倍。当能量密度为16.16 J/ mm2时制备的涂层性能最优，此时涂层与基体形成良好冶金结合，表面硬度达726.9 HV0.2，平均摩擦系数和磨损率分别降至0.171和0.93×10－4 mm3/(N·m)。通过调控激光能量密度，探究了Ti-Al/ TiC复合涂层的工艺-结构-性能变化规律。磨损机理分析表明，16.16 J/ mm2能量密度下涂层耐磨性提升的关键在于TiC颗粒均匀弥散分布、与基体结合紧密，且摩擦热诱导生成的TiO2斑块可阻隔摩擦副直接接触，使得磨损表面平整、犁沟较浅，表现为轻微的磨粒磨损和黏着磨损。研究证实适度调控激光能量密度可有效优化涂层结构，显著提升镁合金表面耐磨性能。

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稀土Ce含量对5Cr油井管钢耐Cl^-与CO₂腐蚀的影响

沙莎, 郭梓昱, 付环, 陈小平, 汪兵, 贾书君, 刘清友

材料保护. 2026, 59(6): 173-187. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0096

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随着油气开采环境的复杂化，油井管钢的服役寿命面临严峻挑战，而腐蚀是其失效的主要原因之一。采用稀土铈(Ce)对5Cr油井管钢进行微合金化，研究Ce含量(0，0.008％，0.031％，0.064％，质量分数)对5Cr油井管钢耐Cl－与CO2腐蚀的影响。采用光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)表征不同Ce含量5Cr钢的显微组织与夹杂物，激光共聚焦显微镜(CLSM)测定腐蚀后表面粗糙度，电子探针显微分析(EPMA)观察锈层截面元素分布，X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析腐蚀产物相组成与化学价态，电化学工作站测试极化曲线。结果表明:随Ce含量增加，钢的组织得到细化，夹杂物形貌与类型发生改变，改善了钢的微观组织与耐蚀性能；5Cr钢的表面算术平均高度Sa值随Ce含量增加而减小；Ce促进了Cr元素在锈层中的迁移。0.064％Ce钢形成以铬氧化物为主的外层和以铁氧化物为主的内层双层结构，有效阻挡Cl－等腐蚀介质渗透；随着Ce含量增加，5Cr钢的自腐蚀电流密度逐渐降低，钢的耐蚀性能提升。本研究为开发耐Cl－与CO2腐蚀的经济型5Cr钢提供了理论依据。

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管状铜部件表面等离子熔覆层的工艺调控及其性能研究

章超, 程胜, 涂德梅, 赵璐璐, 白丹, 王东生, 陈守东

材料保护. 2026, 59(6): 188-198. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0097

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为了增强管状铜部件的耐磨性能，采用等离子熔覆工艺对小型铜管进行表面强化，并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机系统考察了熔覆层的微观组织与性能。通过正交试验确定了铜管表面镍基熔覆层最优的制备工艺参数组合(预热温度600 ℃，等离子弧电流140 A，摆弧速度3 000 mm/ min)。由于小型铜管体积有限，铜基体表面升温较快，容易导致熔覆层前后不一致的问题，具体表现为后段(按熔覆过程划分)稀释率偏高，性能偏低。进一步采用分段变电流的创新方法(前段140 A→后段130 A)后，熔覆层的前后均匀性得到明显改善，平均稀释率约10％，平均显微硬度约620 HV0.1。微观结构表征结果表明，熔覆层界面结合良好，包含γ -(Cu，Fe，Ni)固溶体基质相、Ni3Si枝晶间相和大量弥散分布的富铬相(Cr23C6和CrB)，导致其性能显著优于铜基体。通过耐磨性测试发现，熔覆层的磨损失重相比于铜基体降低了75.2％，磨损表面以犁沟特征为主，且磨损机制为磨粒磨损。综上，等离子熔覆强化管状铜部件具有可行性，在实际应用时，可根据本研究得出的工艺参数组合，合理运用分段变电流的调控思路，实现不同尺寸管状铜部件的表面防护。

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不同扫描速率下FeCrNi合金熔覆层的微观组织与力学及耐蚀性研究

他进国, 王帅, 李岗, 薛诚

材料保护. 2026, 59(6): 199-208. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0098

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为明确不同扫描速率对FeCrNi合金涂层熔池凝固行为的影响，揭示微观组织特征和力学性能、耐蚀性之间的内在关联，采用粉末等离子弧熔覆技术在12Cr2Mo1R耐热钢基体表面成功制备FeCrNi合金熔覆层，通过调控扫描速率，从90 mm/ min增加到130 mm/ min，进而改变热输入，采用金相显微镜、SEM、XRD、纳米压痕仪及电化学测试等手段系统研究了其对FeCrNi合金熔覆层微观组织演变及力学与耐蚀性能的影响。结果表明:当扫描速率处于90～130 mm/ min范围内时，FeCrNi合金熔覆层成形连续致密，与基体实现良好冶金结合；随扫描速率的提高、热输入降低，微观组织由扫描速率为90 mm/ min条件下粗大的枝晶逐步转变为扫描速率为130 mm/ min条件下的细小致密的胞状晶；FeCrNi合金熔覆层平均维氏硬度由90 mm/ min时的237 HV增至130 mm/ min时的261 HV，主要归因于组织细化及快速凝固效应，同时快速凝固过程中形成的高位错密度；耐蚀性结果表明，随扫描速率提高，腐蚀电位呈现先负移后正移的变化趋势、腐蚀电流密度降低，Nyquist电容弧半径及低频｜Z｜增大，熔覆层耐蚀性整体呈提升趋势，但在90 mm/ min和110 mm/ min扫描速率条件下的电化学行为较为接近，且在部分电位区间内扫描速率为90 mm/ min对应样品的耐蚀性表现略优，表明焊接速度对耐蚀性的影响并非严格线性。研究可为12Cr2Mo1R耐热钢FeCrNi合金熔覆层的工艺优化和工程应用提供参考依据。

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添加Ca与Bi对镁电池阳极电化学性能的影响

唐洪波, 龚帅, 张继国

材料保护. 2026, 59(6): 209-216. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0099

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为了提高镁电池的综合放电性能，采用Mg-8Al-3Zn-xCa-yBi五元合金体系，使用电化学工作站进行放电测试，考察了不同质量分数钙(Ca)与铋(Bi)元素添加对镁空气电池阳极放电电压、电化学性能的影响。结果表明:Ca元素增加能显著提升合金放电性能，但会降低合金的耐腐蚀能力；Bi元素通过细化晶粒和调控界面状态抑制腐蚀，其改善耐腐蚀性的效果与含量呈正比。综合性能最佳的合金为Mg-8Al-3Zn-1Ca-0.3Bi，具有较高的电化学活性和耐腐蚀性。在10 mA/ cm2的电流密度下Mg-8Al-3Zn-1Ca-0.3Bi的比能量与比容量分别为1 530.56 mWh/ g、1 118.01 mAh/ g。在20 mA/ cm2下Mg-8Al-3Zn-1Ca-0.3Bi的阳极效率可达45.48％。相比商业化合金AZ31，Mg-8Al-3Zn-1Ca-0.3Bi的电压、比容量、比能量、效率分别提升了9.62％、14.07％、30.61％、2.28％。

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2026年, 第59卷, 第6期　刊出日期：2026-06-15

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