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虚拟专题

激光表面改性技术利用高能激光束快速加热工件表面,改变材料表面微区的组织结构,从而使材料表层的物理、化学、力学性能产生变化,以提高材料表面的耐磨、耐蚀和抗氧化等性能。 随着工业化的快速发展,越来越多的金属部件被用于极端工作环境,如航空航天、工程机械和海洋工程等领域,对材料性能有很高的要求。 激光表面改性技术在高效制备表面耐磨防腐抗氧化涂层领域发挥着重要作用。 为进一步推动激光表面改性技术的发展,《材料保护特开设“激光表面改性技术”专栏,诚挚邀请了在相关领域有所成就的部分专家学者撰稿,重点推介我国在相关领域的研究进展。 我们期望该举措能为相关领域从业人员提供更好的成果宣发和学术交流平台,推动激光表面改性技术的产学研用融合创新,引领相关产业高质量发展,期待并热诚欢迎专家学者及工程技术人员进一步深入探讨和继续赐稿交流。

表面工程作为支撑国家重大工程及战略性新兴产业的核心技术,自1983 年该概念被提出以来,已发展为融合材料科学、摩擦学、物理学、化学、界面力学、先进制造、腐蚀防护等多学科的前沿领域,在海洋工程、航空航天、核能、半导体、生物医学等关键领域持续赋能,持续推动社会生产力提升与科技进步。 青年科技工作者是表面工程创新发展的中坚力量。 由中国机械工程学会表面工程分会发起的“全国青年表面工程学术会议”,始终致力于为青年学者搭建高水平学术交流平台,促进学科交叉与产学研融合。 历经银川、重庆、苏州、北京、扬州等地十四届会议积淀,已形成千人规模的前沿学术生态圈,成为展示我国表面工程领域创新成果的重要窗口。

“第14 届全国青年表面工程学术会议”于2024 年5 月在“新材料产业之都”宁波圆满召开,聚焦“表面工程的低碳、智能、创新发展”主题,汇聚全国高校、科研院所及企业界青年英才,深入探讨表面工程领域的绿色制造与智能技术前沿。 作为会议成果的集中展现,《材料保护》特开辟“第14 届全国青年表面工程学术会议”专栏,本期专栏精选高水平学术论文,涵盖激光表面改性、功能涂层、环境友好工艺等创新方向,既彰显青年学者的科研锐气,亦为行业转型升级提供理论支撑与技术参考。

海洋是生命的摇篮、资源的宝库、交通的命脉、战略的要地。 涉海工程和装备设施的发展已成为各国科技的角力重点。 海洋工程装备材料在严苛的海洋腐蚀环境中面临腐蚀失效和生物污损等问题,已严重制约了我国重大海洋工程设施装备向深远海迈进的步伐。 据统计,2014 年我国腐蚀成本高达2.1 万亿元人民币,其中海洋环境工程材料的腐蚀约占腐蚀总量的1/3。 通过对海工材料腐蚀破坏过程的本质探索和腐蚀防护材料构效关系核心问题的深入研究,明确在高盐高湿、强紫外腐蚀气候和恶劣海况的典型海洋环境下,工程设施装备在力学、化学、生物与电化学相互作用下的腐蚀破坏机制,并在此基础上发展出具有自主知识产权的具有工程应用价值的腐蚀防护技术,才能从根本上解决我国在海洋腐蚀与防护领域的“卡脖子”问题,为海洋强国战略的顺利实施保驾护航。

客座编辑团队联合《材料保护》编辑部于近期共同策划出版“海洋环境材料的腐蚀与防护”专栏,旨在为近年来我国科研工作者在海洋腐蚀与防护机理、技术研发和产业转化等方面产出的优秀成果搭建展示和交流的平台,诚挚邀请在海洋腐蚀防护领域深耕的专家学者和身居一线的企业从业人员撰稿,共同推动腐蚀防护技术的理论创新和成果转化,促进基础研究和应用研究的深入结合,进一步引领海洋腐蚀防护相关技术产业的高质量发展。

薄膜材料具有与块状材料不同的独特性能,其在厚度方向尺度很小,且在厚度方向上由于表界面的存在,使物质连续性发生中断薄膜技术涉及的范围很广,包括以物理气相沉积和化学气相沉积为代表的成膜技术,以离子束刻蚀为代表的微细加工技术等薄膜技术的应用范围极为广泛,从大规模集成电路、电子元器件、平板显示器、传感器、太阳能电池,到材料的表面改性等,涉及高新技术产业的各个方面

以高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)为代表的高离化磁控溅射技术作为一种新的物理气相沉积技术,可以明显提高薄膜结构可控性,进而获得优异的薄膜性能,在国内外研究领域和工业界受到了广泛关注和重视我国目前在新型薄膜技术领域与国际水平尚存在一定的差距,主要是镀膜装备技术方面存在较大差距,高端镀膜装备依赖进口,严重制约了我国具有自主知识产权的先进镀膜技术的发展,是亟需解决的卡脖子难题之一

为此,《材料保护》编辑部特别开辟了“新型薄膜技术专栏”,诚邀国内部分在新型薄膜技术领域做出优异成绩的学者撰稿,集中展示新型薄膜技术领域的研究进展期待通过专栏交流、深入讨论及与国际知名企业的对接等,进一步推动我国新型薄膜技术的发展

        耐高温涂层广泛应用于航空、航天、船舶、能源等领域的高端装备,不论对于国民经济的发展,还是对于国防能力的提升,都具有极为重要的意义。性能优异的耐高温涂层,是苛刻服役工况下各种高端装备关重件的“金钟罩”,能够保障高端装备的正常运行。于是,揭示耐高温涂层的失效机理、研发高性能耐高温涂层材料和结构、发展完善相关测试分析技术等,都是当下乃至未来很长一段时间内的热点研究领域,既有重要的学术价值也有重大的工程意义,相关科学问题的解决既有必要性也有紧迫性。

        为此,《材料保护》编辑部特别开辟了“耐高温涂层专栏”,诚邀国内部分在耐高温涂层领域作出优异成绩的青年拔尖学者撰稿,集中展示了耐高温涂层领域的研究进展。本期“耐高温涂层专栏”刊出了6篇文章,其中有汪欣博士团队撰写的综述文章:“难熔金属表面高温防护涂层抗热震性能研究现状”;有张晓东博士团队撰写的2篇综述文章:“高熵稀土氧化物热障涂层材料研究进展”和“基于热障涂层的La2Zr2O7材料改性研究进展”;还有刘梅军博士团队撰写的综述文章:“热障涂层服役温度测试与隔热机理”。本专栏的另外2篇研究论文分别来自王铁钢博士、姜肃猛博士队的“Pt改性梯度NiCrAlY涂层的热腐蚀行为研究”和李彪博士团队的“双硅酸镱环境障涂层的高温水氧腐蚀机理研究”。

        我们希望通过“耐高温涂层专栏”促进相关领域的学术交流与合作,推动耐高温涂层研究取得日新月异的进步,引领相关产业通过成果转化形成新质生产力,实现我们的强国梦想!我们也期待业界学者、专家、工程技术人员和在校同学积极投稿参与讨论交流,为构筑我们共同的中国梦添砖加瓦、献计献策!

高性能的铝合金、镁合金等轻合金具有密度小、比强度和比刚度高的特点,是交通运输业、航空航天及国防装备轻量化发展的首选材料。由于金属单质的化学活性高(铝和镁标准电极电位分别为-1.66和-2.37 V),其合金在热力学上是非常不稳定的,极易发生腐蚀失效,严重影响高性能轻合金装备的安全性能。近些年来,相关的处理防护技术发展十分迅速,具有巨大的发展潜力。轻合金的腐蚀防护技术相对集中在阳极氧化、电镀与化学镀、化学转化涂层、冷热喷涂、导电性-屏蔽性聚合物涂层和超疏水涂层等方面。

为了开发和完善具有工程应用价值的轻合金腐蚀与防护相关技术以保障装备长周期安全服役,《材料保护》特开辟“轻合金腐蚀与防护”专栏,诚邀了从事轻合金加工制造、表面处理、功能涂层等领域相关研究的专家学者提供优秀稿件,对于轻合金腐蚀与防护领域的发展具有较大的学术意义及工程应用价值。同时,希望各高校、企业、科研院所等机构能够积极合作,借助该期刊平台积极交流,共同助力我国轻合金腐蚀与防护技术的发展与完善。我们热忱邀请相关领域专家同行继续提供轻合金腐蚀防护技术新理论、新方法和新应用方面的作品。

材料保护技术不仅可以延长材料使用寿命,减少材料浪费,提高资源利用效率,还可以提高产品的可靠性和性能,推动社会经济发展,广泛应用于机械制造、航空航天、海洋工程等各个领域。 激光加工及增材制造正在成为材料保护领域越来越重要的技术。 通过激光加工,可以对材料表面进行精确的改性加工、修复和强化,从而延长材料的使用寿命以及提高材料的加工精度和效率;增材制造则可以制造出具有复杂形状及特殊性能和结构的零部件,从而提高产品的综合性能,并且大大缩短了产品的制造周期,提高了生产效率。 此外,激光加工及增材制造还可以在材料的表面处理和涂层方面发挥重要作用,提高材料的耐腐蚀性和耐磨性等。 因此,激光加工及增材制造技术在提高金属材料的耐腐蚀性以延长材料使用寿命方面,展现出了在材料防护和应用领域扩展的广阔前景。

为了进一步推动激光加工及增材制造技术在材料保护领域的发展和应用,《材料保护》特开辟“激光加工及增材制造技术”专栏,诚挚邀请了在激光加工、增材制造技术及材料防护领域有所成就的部分专家学者撰稿,重点推介我国在该领域的研究进展。 期待通过这个平台,与相关研究人员和企业从业人员分享最新的技术成果,探讨未来的发展前景,推动激光与增材制造领域的快速发展。 我们热忱邀请相关领域的专家学者继续赐稿交流,进一步推动该领域的高质量发展。

金属材料的失效往往从其表面开始。材料表面防护技术的发展,对经济建设、科技进步、技术革新以及学科探索具有重要意义,一直受到各界人士的重点关注。良好的材料表面保护不仅能维持其自身功能结构特性,而且能实现工件苛刻环境下高稳定长寿命运行。目前,采用镀层隔绝本体材料与介质直接相互作用是材料保护的常用手段。高熵合金是由5种或5种以上等量或大约等量的金属形成的一种新型金属材料,具有比传统合金更加优异的抗拉伸、抗氧化、耐蚀和耐磨性能,同时具有较高的强度和硬度。通过磁控溅射、激光熔覆和热喷涂等技术获得的高熵合金涂层,灵活的元素调控、结构设计和物相优化为其在耐热、耐蚀和耐磨等防护领域的应用提供了无限可能,使其在材料防护方向具有极大发展空间。

目前,高熵合金防护涂层在航空航天、核能工程、海洋工程等极端服役环境的优异性能使其得到社会各界广泛关注。为进一步推动高熵合金涂层的开发和应用,《材料保护》特开辟“高熵合金涂层”专栏,诚挚邀请了在高熵合金涂层防护领域取得重要成就的部分专家学者撰稿,并广泛征集国内外科研院校关于高熵合金涂层在表面防护领域的应用及最新研究进展。我们期望该举措能为相关领域从业人员提供更好的成果宣发和学术交流平台,促进高熵合金涂层在材料防护领域的产学研用融合创新,推动涂层防护领域高质量发展。我们热枕欢迎行业专家学者及工程技术人员继续深入交流和不吝赐稿。

        液态等离子体电解技术利用液相放电产生高温等离子体,对轻金属和钢铁等金属材料进行表面改性,根据液态等离子体放电方式的不同可分为微弧氧化(等离子体电解氧化)、等离子体电解渗、等离子体电解抛光/去除、阴极微弧电沉积等方法。目前,国内外研究学者对微弧氧化技术与等离子体电解抛光技术给予了更多关注,一直是该领域的研究热点。微弧氧化技术是一种通过液相放电产生高温等离子体在金属表面原位生长陶瓷涂层的表面处理方法,涂层与基体结合牢固、致密性高,更重要的是可通过电解液成分选择与电参数的匹配进行优化设计,进而可获得一系列高技术需求的特殊功能化涂层;等离子体电解抛光/去除技术是一种通过液相等离子体物理和电化学溶解反应去除表面凹凸体实现抛光或去除表面涂层的处理方法,该技术采用低浓度盐溶液,工艺相对环保高效,可实现对各种金属的表面精整抛光、3D打印多孔金属未熔粉剥离去除、涂层去除等功能。微弧氧化技术与等离子体电解抛光/去除技术展现出了在材料防护和应用领域广阔的应用前景。为进一步推动相关领域的发展和应用,《材料保护》特开辟微弧氧化及液态等离子体电解技术专栏,诚挚邀请了在该领域有所成就的部分专家学者撰稿,重点推介我国在微弧氧化技术与等离子体电解抛光/去除技术的研究进展。我们期待这些举措能为相关的研究人员和企业从业人员提供更好的交流平台,推动这些技术的产学研用融合创新,引领相关产业高质量发展,也希望能为产业发展抛砖引玉,期待并热诚欢迎行业从业专家及工程技术人员进一步深入探讨和继续赐稿交流。

        材料防护技术的发展,对国家建设、科技进步、技术创新以及学科的进一步发展具有重要意义,一直是人们极为关注的课题。良好的材料保护不仅能够维持材料自身性能的完整性,而且能够实现在更为苛刻工况下的长期应用。目前,采用涂镀层和表面改性从而将材料与介质隔开是材料保护研发的常用手段。受自然界众多生物表面的特殊浸润现象的启发,仿生超浸润涂层的开发成为了近年来研究的热点之一,并逐渐受到材料保护工作者的关注。通过在材料设计中构建具有超浸润特性的涂层表面,可获得自清洁、阻垢、防腐、防冻、防雾、减阻、抗菌等众多优异的性能,在材料保护领域展现出极大的发展空间。目前,超浸润技术多用于调节液滴对材料的附着及渗透能力,解决材料表面甚至内部易受污染失效的问题,在提高金属材料的耐腐蚀性以延长材料的使用寿命方面,展现出了在材料防护和应用领域扩展的广阔前景。

        超浸润涂层在材料保护中的蓬勃发展得到了社会各界的广泛关注。为进一步推动相关领域的发展和应用,《材料保护》特开辟“超浸润涂层在材料保护中的应用”专栏,诚挚邀请了在仿生超浸润及材料防护领域有所成就的部分专家学者撰稿,重点推介我国在该领域的研究进展。我们期待这些举措能为相关的研究人员和企业从业人员提供更好的交流平台推动材料技术产学研用融合创新,引领相关产业高质量发展,也希望能为产业发展抛砖引玉,期待并热诚欢迎行业从业专家及工程技术人员进一步深入探讨和继续赐稿交流。

        材料的表面具有与其整体性能不同的特殊功能。自20世纪30年代Young’s Equation揭示了表面接触角与表面张力之间的关系以来,表面微纳结构对表面疏水性的影响规律逐渐受到关注,并得到充分研究,Wenzel理论、Cassie-Baxter理论及其结合的模型,为表面性能的研究奠定了理论基础。随着科学研究方法及表面分析手段的不断提高,德国波恩大学的Wilhelm Barthlott教授于1997年首次公布其采用高清显微镜观察到的荷花叶表面微米-纳米结构高清照片,成功解释了“荷花叶效应”。随后,表面微纳结构的制备成为各种加工制造领域的热门方向,其应用范围涵盖了机械表面润滑摩擦磨损、航空航天防冰、隐身表面、环境保护之自清洁表面、有助于节能减排的功能表面以及生物制药领域等。近年来,科研人员对仿生结构的特殊研究兴趣和对制备方法的探索,重新定义了仿生学这一新兴学科领域,即以自然界各种生物为启迪,专家学者不断探索生物功能的奥秘,并以科学和工程手段仿真制造具有特殊功能表面的器件与设备,探索更大、更深、更远的自然界。

        为进一步推动表面科学的研究及表面工程的深入发展和应用,《材料保护》特开辟“表面微纳结构与纳米涂层”专栏,诚挚邀请了在相关领域有所成就的部分专家学者撰稿,重点推介我国在相关领域的研究进展。我们期待本专栏的推出,能起到抛砖引玉的作用,使得科研人员对相关领域的研究更加广泛和深入,并为企业从业人员提供更好的交流平台,推动表面技术的产学研用融合创新,引领相关产业高质量发展,期待并热诚欢迎专家学者及工程技术人员进一步深入探讨和继续赐稿交流。


冷轧工艺属于钢铁产业链末端最终产品环节,直接对标下游汽车、家电、包装、建筑、机械等行业用钢需求,高附加值冷轧产品的研发与生产对钢铁行业长期稳定发展有着重要影响。 冷轧产品生产过程容易出现锈蚀、划伤、条痕、裂纹、夹杂、氧化铁皮压入等表面质量问题,严重影响了冷轧产品的外观及其使用性能。 为解决冷轧产品表面质量问题,各种冷轧产品表面防护技术层出不穷。 随着冷轧产品表面防护技术的更新迭代,研究者们对冷轧产品表面质量缺陷的形成机理有了深入认识,在产品表面质量改进方面取得了重要进展。

随着“十四五”规划深入推进,钢铁工业不断向高端、绿色、低碳方向发展。 钢铁企业与板带市场对板带厚度、缺陷控制、能源消耗、使用性能以及产品附加值等提出了更高的要求。 冷轧产品生产需要加强产品研发与创新驱动能力,构建多层次产品体系,实现绿色与智能化有序发展新局面。 为进一步推动冷轧产品表面防护技术的发展及应用,《材料保护》特开辟“冷轧板表面防护的发展”专栏,诚挚邀请了在材料表面防护领域有所成就的专家学者介绍我国在该领域的研究进展,以期更好地促进相关研究人员和从业人员交流,推动冷轧产品表面防护技术的产学研融合创新,引领相关产业高质量发展,也希望能为产业发展抛砖引玉,期待并热诚欢迎行业从业专家及工程技术人员一起深入探讨。


        20世纪中期以来,随着航空、航天、能源和冶金等工业的迅猛发展,材料的服役温度越来越高,服役 环境日趋苛刻,导致金属和合金发生高温氧化和腐蚀,严重影响了行业发展。 针对不同高温腐蚀环境,研 究并掌握金属及合金的服役行为,设计和施加防护涂层,同时预测金属及防护涂层在高温服役环境中的 退化机制和服役寿命,是提高金属和合金服役温度的关键。

        为进一步探讨高温腐蚀防护研究进展、推动该技术领域的发展,《材料保护》编辑部于近期共同策划 出版《高温腐蚀防护》专栏,诚挚邀请了我们高温腐蚀防护研究领域部分青年学者撰稿,旨在推介国内外 该领域的最新研究成果,帮助国内从事相关领域的科研工作者和企业从业人员及时了解领域发展现状, 为我国高温腐蚀与防护领域研究人员提供讨论、交流和学习的平台。 期待并热忱欢迎高温腐蚀防护研究 人员和工程技术人员深入探讨和继续赐稿交流,为推动我国高温腐蚀防护研究迈向新的台阶而努力。

20世纪80年代,原苏联科学院西伯利亚分院理论和应用机械研究所发现冷喷涂颗粒结合现象,并于1990年首次提出冷喷涂概念。20世纪90年代末,冷喷涂技术进入我国,并自此走上了快速发展的道路。与热喷涂、激光等热工艺不同,冷喷涂过程中金属的氧化、分解、相变、晶粒长大得到有效控制,在制备纳米、非晶等新型材料和温度敏感材料方面具有明显优势。同时,冷喷涂制备的材料更为致密,部分冷喷金属材料的综合力学性能可达锻件水平。目前,冷喷涂技术已能够沉积金属及其合金、金属间化合物、金属陶瓷复合材料、纳米材料、非晶合金和高熵合金,技术领域涉及涂层、近净成形和增材制造,应用领域涵盖核工业、航空航天、电力电子、海工装备、医疗器械、汽车工业、工程机械。

近年来,冷喷涂的蓬勃发展得到了社会各界的广泛关注,为进一步推动冷喷涂技术的发展和应用,《材料保护》特开辟“冷喷涂”专栏,诚挚邀请了在冷喷涂领域有所成就的部分专家学者撰稿,重点推介我国在该领域的研究进展。我们期待这些举措能为冷喷涂研究人员和企业从业人员提供更好的交流平台,推动冷喷涂技术产学研用融合创新,引领相关产业高质量发展,也希望能为产业发展抛砖引玉,期待并热诚欢迎行业从业专家及工程技术人员进一步深入探讨和继续赐稿交流。