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高端装备再制造专栏
康嘉杰,岳 文,朴钟宇,马国政

        再制造技术具有绿色、低碳、高效等特点,通过先进的表面工程与增材修复等手段,恢复并提升装备性能、延长服役寿命,是实现资源节约、环境友好型制造业的关键路径。我国的装备再制造已由早期的应急修复、简单换件,逐步发展为融合热喷涂/激光熔覆/冷喷涂/电刷镀等先进表面工程技术的现代再制造体系,从性能恢复升级至功能提升与迭代创新,有力支撑我国制造业绿色转型与高质量发展。近年来,以绿色表面工程、智能制造、数字孪生等为代表的新一代再制造技术快速发展,成为支撑高端装备长寿命服役的主流技术方向。我国高端装备再制造基础研究与工程应用蓬勃兴起,自主可控的再制造工艺、材料体系与高端装备不断落地,产业生态日趋完善。

        为进一步汇聚高端装备再制造领域创新成果,促进理论创新、技术突破与工程转化,《材料保护》特开辟“高端装备再制造”专栏,诚挚邀请国内外从事再制造理论、技术、装备及工程应用研究的专家学者和工程技术人员投稿,集中展示我国在该领域的最新成果与实践经验。我们期待本专栏发挥学术引领与平台纽带作用,搭建产学研用高效协同的交流桥梁,助力我国高端装备再制造产业高质量发展,热忱欢迎行业内专家学者及工程技术人员踊跃赐稿!


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  • 高端装备再制造专栏
    卢俊晓, 笪强, 周永宽, 康嘉杰
    材料保护. 2026, 59(6): 1-17. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0084
    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。
  • 高端装备再制造专栏
    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. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0085
    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。
  • 高端装备再制造专栏
    胡泽涛, 张家旭, 康嘉杰
    材料保护. 2026, 59(6): 37-52. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0086
    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。
  • 高端装备再制造专栏
    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. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0087
    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。
  • 高端装备再制造专栏
    吴美杰, 段天应, 周永宽, 康嘉杰, 马国政
    材料保护. 2026, 59(6): 82-92. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0090
    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。
  • 高端装备再制造专栏
    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. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0088
    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。
  • 高端装备再制造专栏
    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. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0089
    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。