文物作为承载人类文明发展脉络的核心物质载体，其保护、修复及利用对延续历史文脉、弘扬文化、传承文明意义重大。现存文物大多因年代久远及自然、人为破坏而保存状况不佳，开展科学合理的文物状态评估、保护修复方案设计至关重要。近年来数值仿真分析在文物保护研究中受到广泛关注，其中有限元分析(FEA)因其理论体系完善、计算精度高、操作便捷等优势备受青睐，现已在古建筑、雕塑、陶瓷器和金属器等各类文物保护领域得到广泛应用。围绕有限元分析在文物保护领域的研究与应用进展，首先阐述有限元分析的基本原理，介绍Ansys、Abaqus、Comsol等主流数值仿真软件在文物修复、力学稳定性等方向的应用现状；随后探讨有限元分析在文物保护中进一步推广应用面临的共性关键问题。受文物本体材料异质性、几何结构复杂性及劣化状态非均质特征制约，当前在模型精准构建、真实物理场赋值、计算精度提升方面仍存在明显技术瓶颈；最后展望了有限元分析在文物保护领域的未来发展趋势，指出后续研究需重点开展小体量文物精细化建模、多学科技术协同融合(人工智能结合实验表征)、数值算法优化等工作，推动有限元分析在文物保护领域构建普适性、可靠性更强的技术体系，助力文物保护工作走向科学化、可持续化发展。

金属文物在长期埋藏与保存过程中易发生腐蚀劣化，对保护修复材料的相容性、稳定性和可逆性提出了更高要求。高分子材料因结构可设计、性能可调控，在金属文物粘结加固、表面封护、缓蚀防护、可控清洗及临时保护等方面具有较大应用潜力。对高分子材料在金属文物保护中的应用进展进行了综述，重点归纳了不同高分子材料体系的组成特点、改性方法、应用现状及性能特点，分析了其适用范围及存在问题。在此基础上，进一步分析了现有研究在高分子保护修复材料长期稳定性、界面相容性、可逆性及环境安全性等方面的不足，并对高分子材料在金属文物保护中的精准化、功能化发展方向进行了展望，以期为相关保护修复材料的研究与应用提供参考。

古代壁画作为承载文明与艺术双重价值的文化遗产，在自然侵蚀与人为干扰的交织影响下，面临严峻的病害威胁。系统梳理了壁画主要病害类型，深度剖析了起甲、酥碱、空鼓等典型病害的形成机理，明确了水分、盐分迁移及颜料老化等核心驱动因素。同时，评述了加固、清洗、封护以及搬迁等保护修复材料的研究现状，重点探讨了新型材料的性能边界与应用局限，提出未来材料研发应兼顾兼容性、耐久性与可逆性的平衡。研究成果可为壁画修复材料的研发与工程实践提供理论支撑，助力文化遗产的长久传承。

黄铜作为古代重要的金属合金，其文物的锈蚀产物及腐蚀机理是学界关注的重点。以一件清代铅黄铜三足炉为研究对象，针对其器身分布的3种不同颜色锈蚀，借助X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜及能谱仪(SEM-EDS)等现代检测设备，系统分析器物的基体成分、锈蚀形貌、物相组成，并深入探讨腐蚀机理。结果表明:该三足炉为铅黄铜材质(含2％～3％铅)，器身主要锈蚀物相为(Cu2.81Zn2.19)(CO3)2(OH)6、Cu2(OH)2CO3、K2Cu(C2O4)2·2H2O、CaCO3和CuO。其中，(Cu2.81Zn2.19)(CO3)2(OH)6和Cu2(OH)2CO3为黄铜自然大气腐蚀产物；K2Cu(C2O4)2·2H2O为不常见锈蚀，推测与含草酸及草酸钾的化学试剂污染相关；CaCO3主要来源于焚香过程中香品所含石灰的反应沉积及环境外源沉积；CuO则为焚香局部高温导致的高温氧化产物。研究明确该三足炉以长期大气电化学腐蚀为主、局部高温氧化腐蚀为辅的腐蚀特征，揭示腐蚀过程与器物材质、使用功能及存放环境的密切关联，为同类黄铜文物的腐蚀机理研究、保护修复及预防性保护提供实物参考与理论支撑。

为深入阐释馆藏战国镂空铜方豆制作工艺的科学价值，并厘清器物本体病害腐蚀成因，采用便携式X射线荧光能谱仪(p-XRF)、扫描电镜＋能谱仪(SEM-EDS)、金相显微镜、超景深显微镜、拉曼光谱仪、偏光显微镜及离子色谱等技术，对甘肃省博物馆藏的2件战国铜方豆开展科学分析。结果表明:2件铜豆各部位均为铜锡铅三元合金，基体合金平均成分为Cu 82.58％、Sn 10.68％、Pb 4.90％，且器身与豆盖均为浑铸成型。器表锈蚀产物包含孔雀石(CuCO3·Cu(OH)2)、赤铜矿(Cu2O)、铅矾(PbSO4)、氯铜矿(Cu2(OH)3Cl)、辉铜矿(Cu2S)，局部附着碳酸钙与二氧化硅；锈蚀层结构为典型的氧化型锈层，表层锈蚀物主要为孔雀石，中间氧化层包含赤铜矿与锡石(SnO2)；锈蚀层能谱数据显示，由基体至表层Cu/Sn含量比值降低，铅含量升高，而土壤锈层中铜元素含量较高，铅含量较少，未见锡元素，表明腐蚀过程中锡、铅多以原位沉积，向土壤迁移较少，而铜元素向土壤迁移流失较多。腐蚀过程中氯离子和硫酸根离子向铜器表面迁移，导致器表腐蚀形成氯铜矿、硫酸铅等次生腐蚀产物的沉积，铜器表面大量的Cu2S形成可能与埋藏环境中硫酸盐还原菌等微生物有关。同时，受器表附着土壤及镂空工艺的影响，器物不同部位的腐蚀矿化程度存在差异。该研究结果可为理解同类器物的制作工艺及保护修复提供重要科学依据。

为科学保护宁夏博物馆藏10件锈蚀严重的西夏铁器，采用体视显微镜、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)及激光拉曼光谱等检测技术，系统分析铁器锈蚀产物的微观形貌、元素组成及物相结构。结果表明:腐蚀产物呈多相复合特征，主要由赤铁矿、磁铁矿、针铁矿组成，同时检出活性较强的纤铁矿及高氯型四方纤铁矿(β-FeOOH)，并零星检出黄钾铁矾。在高氯锈蚀区，氯离子驱动的电化学过程是腐蚀的主要因素；多相锈蚀产物的混合构成表明器物曾长期处于复杂的埋藏或保存环境；硫酸盐的检出进一步表明该批器物的锈蚀成因是多因素耦合的结果。基于上述分析，遵循最小干预原则，采用机械清理、碱液脱盐及缓蚀封护等措施进行分级保护，取得了良好的效果，可为同类铁质文物保护方法的选择提供参考。

藻类病害是考古遗址表面常见的劣化类型。为探索封闭保护棚环境下考古剖面藻类防控技术，以南佐遗址为研究对象，选取4,5-二氯-2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮（DCOIT）、辛基异噻唑啉酮（OIT）、苯扎氯铵（BC）、香芹酚（XQF）、纳米氧化锌（nZnO）及紫外线（UVC）作为抑杀材料，设置多组浓度、波段梯度实验，采用ATP荧光检测、显微分析及藻类光系统Ⅱ最大光化学效率（F_v/F_m）多指标综合评价各处理对藻类活性及复生的抑制作用。结果表明：DCOIT与OIT各浓度组抑杀效率最优，可显著降低藻类光合活性、抑制生物膜再生；BC、XQF短期抑藻效果良好，但长效抑制能力随时间衰减；nZnO、UVC抑藻作用有限。本研究建立了考古遗址藻类病害标准化实验与效果评价体系，为黄土类考古遗址微生物病害防控提供了科学依据与技术参考。

逐线粘合是最符合文物修复最小干预和真实性原则的画布局部裂口修复工艺，粘接剂是逐线粘合研究的核心。为更全面、系统地开展逐线粘合粘接剂性能评估，解决现有研究评价维度单一的问题，选取Lineco® EVA-甲基纤维素、鲟鱼胶-Arbocel® BWW40纤维素、鲟鱼胶-小麦淀粉3种粘接剂作为研究对象，引入亚麻、黄麻、棉麻混纺、纯棉4种画布载体，测试粘接剂紫外老化前后的视觉效果、力学性能、溶胀性、可逆性，分析其耐紫外老化性能，探究老化机理，并细化讨论其操作性能。结果表明:耐紫外老化性能与力学性能排序为Lineco® EVA-甲基纤维素最优、鲟鱼胶-Arbocel® BWW40纤维素适中、鲟鱼胶-小麦淀粉偏弱；其余性能维度下3种粘接剂各有优劣。结合中国国家博物馆馆藏油画《孟良崮战役》修复案例，进一步解析Lineco® EVA-甲基纤维素的实际应用场景，发现在实际裂口修复工作中，需结合油画本体材质、裂口位置、损伤程度及受力状态，综合考量粘接剂各项性能，针对性筛选适配不同裂口部位的逐线粘合专用粘接剂。

高功率脉冲磁控溅射(High-Power Impulse Magnetron Sputtering，HiPIMS)技术能够制备出致密、均匀的氧化铝薄膜，但在氧气参与的反应溅射过程中易出现放电不稳定的问题，不仅限制了工艺窗口，也易导致薄膜氧化不充分。为此，引入阳极层离子源(Anode-Layer Ion Source，ALIS)对氧气进行辅助电离，以提升反应气体活性，从而改善薄膜氧化程度并稳定沉积过程。通过系统调控ALIS放电功率(0～2 200 W)，并使用扫描电子显微镜、能谱仪、压痕仪、X射线衍射仪、电化学工作站等探究其对氧化铝薄膜的成分、微观结构及性能的影响。结果表明，随着离子源放电功率的提高，等离子体中氧相关活性粒子的浓度显著增强，使薄膜的Al/O原子比由1.04降至0.58，实现了由氧化不足向充分氧化的可控转变。氧化程度的提升促进了Al2O3的形成，使薄膜硬度最高达到959 HV，表面粗糙度降低，电绝缘强度及面电阻显著提高。此外，薄膜在3.5％(质量分数) NaCl溶液中的腐蚀电位由-0.771 V提高至-0.544 V，腐蚀电流降低近2个数量级，显示出优异的耐蚀性。可见，ALIS辅助HiPIMS可有效解决反应溅射中放电稳定性与薄膜充分氧化之间的矛盾，显著拓宽了工艺窗口，为制备高质量绝缘氧化铝薄膜提供了可行的技术路径。

环氧涂层(EP)因其稳定的成膜性与力学强度而在金属防护领域广泛应用。但在严苛的海洋服役环境中，水分子与腐蚀性介质的渗透往往导致其屏蔽性能逐渐失效。为此，提出了一种基于单宁酸修饰铋基金属有机框架(TA-BiMOF)的功能化填料策略，旨在构建高性能的复合防护涂层体系。采用温和的室温溶液法成功合成了TA-BiMOF，通过超声辅助分散与两阶段固化工艺制备了TA-BiMOF/EP复合涂层，并采用SEM、EDS、XPS、FT-IR、XRD、拉曼光谱、N2吸附-脱附及热重分析对各材料的结构与性能进行了系统表征。截面形貌分析证实，TA-BiMOF的引入显著改善了涂层的致密性，有效减少了内部微观缺陷。力学性能测试显示，相较于纯EP涂层，TA-BiMOF/EP复合涂层的附着力提升至14.0 MPa(增幅37.1％)，拉伸强度提升至71.8 MPa(增幅19.7％)。电化学阻抗谱(EIS)结果表明，在3.5％(质量分数) NaCl溶液中浸泡70 d后，TA-BiMOF/EP涂层的低频阻抗模值仍为4.79×1010Ω·cm2，较纯EP涂层的9.55×107 Ω·cm2提高约2.7个数量级，结合填料孔结构和涂层截面形貌结果，TA-BiMOF通过在环氧基体中增加腐蚀介质扩散路径的曲折度，形成类似“迷宫效应”的物理阻隔作用，同时改善填料分散与界面相容性并减少内部微观缺陷。本研究为MOF基功能填料的表面改性及高性能环氧防腐涂层的工程化制备提供了新策略，对海洋工程金属构件的腐蚀防护具有重要的实际应用价值。

为了探究航空部件材料钛合金和高温合金在高温下不同法向载荷对微动磨损的影响，采用切向微动磨损试验机对钛合金-高温合金摩擦配副的微动磨损性能进行表征，并利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线谱仪(EDS)、白光干涉仪，系统分析磨损表面的微观形貌和化学元素组成。结果表明，在500 ℃下，随着法向载荷的增加(200、210、230 N)，微动磨损的摩擦系数逐渐降低，分别为1.0、0.6和0.55。其中，当法向载荷为200、210 N时，钛合金-高温合金摩擦配副的主要磨损机制为黏着磨损、疲劳磨损和氧化磨损。载荷增大至230 N后，钛合金-高温合金摩擦配副的磨损机制为轻微的疲劳磨损和氧化磨损。研究结果可为航空部件材料的抗微动损伤防护设计提供理论数据支撑和应用参考。

为探究825镍基合金在不同服役环境中的腐蚀行为及耐蚀机理，综合运用循环极化、恒电位极化测试及X射线光电子能谱(XPS)分析等技术，研究了该合金在NaCl和NaOH溶液中的腐蚀行为，深入剖析了其耐蚀机理。结果表明:在NaCl溶液中，825合金呈现明显的钝化区间，电位升高至点蚀电位(0.35 V)以上时，钝化膜中Fe、Ni元素溶解，进而导致点蚀现象的发生，钝化膜电阻快速降低至2.67 kΩ·cm2；在碱性NaOH溶液中，合金无平直钝化区间，即使超过点蚀电位0.41 V，合金依然没有发生点蚀现象。高电位促进Cr元素在钝化膜中富集，使富集因子增长至2.2，远高于钝化区0 V的0.38，抑制了点蚀的发生。然而，Fe、Ni氧化物的溶解会减薄钝化膜厚度，增加钝化膜缺陷浓度，致使电流密度增大。相较于含Cl-溶液，合金在强碱性溶液中展现出更优异的抗点蚀能力。

中碳钢疲劳寿命预测在机械结构件的安全设计中具有重要意义。由于表面粗糙度对疲劳性能的显著影响，提出了考虑粗糙度效应的中碳钢疲劳寿命预测方法。评估了3种粗糙度下的中碳钢疲劳寿命，基于裂纹扩展理论与Murakami准则，结合粗糙度与初始裂纹尺寸的等效关系，以及疲劳极限与粗糙度定量关系，建立了含疲劳极限常数、材料常数和粗糙度参数的疲劳寿命预测物理模型。考虑物理模型多参数难确定问题，基于试验获取的疲劳寿命数据集，建立了基于全局搜索策略改进鲸鱼优化算法-高斯过程回归(GSWOA-GPR)疲劳寿命预测模型，其决定系数达0.965，均方根误差为0.114。该模型能够有效捕捉应力与粗糙度耦合作用下的疲劳寿命非线性规律。在此基础上，将GSWOA-GPR和疲劳寿命预测物理模型相结合，利用差分进化算法对物理模型参数进行反演求解，建立了粗糙度控制的中碳钢疲劳寿命预测方程。经粗糙度Ra＝0.8 μm的疲劳寿命数据独立验证，确立的疲劳寿命物理模型的预测均方根误差为0.090，证实模型的准确性和鲁棒性，为中碳钢构件的疲劳可靠性评估与寿命设计提供了方法参考。

航空机载产品用高强度0Cr13Ni8Mo2Al马氏体沉淀硬化不锈钢，时效后峰值强度达到1 515 MPa，具有优异的综合力学性能及良好的耐腐蚀性。为获取该材料焊缝性能数据，利用钨极氩弧焊工艺在910 ℃固溶＋0 ℃冷处理状态下使用X-1、X-22种焊丝对0Cr13Ni8Mo2Al不锈钢进行焊接，并在焊后进行538 ℃时效热处理。采用透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术以及拉伸实验机等对X-1、X-2 2种焊丝焊缝的微观组织及力学性能进行了研究。研究结果表明:2种焊丝的焊缝强度均可达到母材强度90％以上，焊缝中心硬度有所降低，且随着距焊缝中心距离的增加，硬度呈升高趋势，直至恢复到母材硬度。X-1焊丝焊缝和熔合线平均晶粒尺寸分别为4.95、2.35 μm，X-2焊丝的分别为1.51、1.81 μm，X-2焊丝焊缝及熔合线平均晶粒尺寸较X-1更小，其原因为X-2中加入了Si元素，Si可改善熔池流动性，提高材料对热源能量吸收率，因而使得冷却过程更加均匀，支晶间距减小，组织更加致密，最终得到了较小的晶粒尺寸。

奥氏体和马氏体不锈钢虽具有良好的耐腐蚀性和高温性能，但在实际长期使用中仍面临晶间腐蚀问题，且传统检测方法难以实现准确判别与定量评估，因此需结合多种现代分析技术揭示其腐蚀机理与差异。为系统分析长期服役(5×104 h)后的电站锅炉炉管用焊接不锈钢管件的晶间腐蚀行为，采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、X射线衍射(XRD)、光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱及电化学工作站等多种分析手段，对P91马氏体不锈钢和347奥氏体不锈钢焊接管件进行对比研究。样品经特定金相侵蚀剂(4％ HF＋4％HNO3＋92％ H2O，体积分数配比)侵蚀10 s后，开展显微组织观察、Raman谱图采集及在3.5％(质量分数) NaCl溶液中的电化学测试。组织观察显示，P91不锈钢组织以马氏体及少量铁素体为主，存在明显晶间腐蚀现象，而347不锈钢组织则以奥氏体和残余铁素体为主，未见显著腐蚀。Raman光谱中仅在P91材料中检出1 492 cm-1处的吡啶亚铁离子(N-Fe2＋)特征峰，表明其发生晶间腐蚀并生成Fe/Fe2＋产物，焊缝和347不锈钢均无该峰。电化学测试结果表明，P91的腐蚀电位最低(-0.998 5 V)，腐蚀电流密度最高(2.077 9×10-5 A/cm)，347不锈钢腐蚀电位较高(-0.648 8 V)，电流密度较低(1.040 6×10-6 A/cm)，焊缝则表现出最优的耐腐蚀性能。P91马氏体不锈钢相较于347奥氏体不锈钢和焊缝区域更易发生晶间腐蚀，其腐蚀敏感性和速率均更高。Raman光谱中1 492 cm-1特征峰可作为识别和定量评估不锈钢晶间腐蚀程度的有效指标。本研究可为不锈钢在高温腐蚀环境中的性能评价与寿命预测提供重要的实验依据和检测新方法。

准确评价油气管道的失效风险是完整性管理的重要内容。针对管道在含CO2湿天然气环境下易发生周向非均匀内腐蚀的问题，在分析国内外相关研究成果及腐蚀机理的基础上，提出了一种腐蚀失效方面的风险量化评价方法。该方法基于管道设计、运行参数、介质成分、历史失效与腐蚀检测等基础数据的综合分析结果，建立了失效可能性与失效后果分级标准，并构建5×5风险矩阵，可对管道腐蚀失效风险进行量化评价；并确定相应的检测评价周期。通过室内环道模拟实验，分析了不同周向位置(0、3、6、9点钟方向)在气体流速7 m/s条件下的腐蚀形貌与速率特征。实验结果表明，6点钟方向的腐蚀速率最高(5.99 mm/a)，风险等级为高，其余位置为中高等级。研究结果可为含CO2湿天然气集输管道高风险部位识别、检验周期制定及完整性管理提供科学依据，在降低管道失效风险和节约运行成本方面具有积极意义。

新能源电池钢壳产业的兴起，推动镀Ni钢带行业产能升级，提出了更高的表面防护要求。已有的水性醇胺类保护剂在防护性能上存有局限，需借助辅助物质以提升性能，因此在镀Ni钢带保护剂中引入不同参量(5％、10％、20％)的硫醇类物质。利用有机物含量测试(COD)、pH值、折光度测试分析工作液状态，使用盐雾实验箱和电化学工作站验证保护效果，借助SEM/EDS和FTIR进行试样表面机理分析。结果表明，原醇胺类保护剂在进一步补加硫醇类物质后，水性保护剂工作液中的有机质含量出现明显增加，从原有的4.65×103 mg/L，最高提升到4.93×103 mg/L，在镀Ni钢壳表面的保护效果上，可以发现引入硫醇后，8 h盐雾试验结果出现明显的改善，锈蚀点的数量出现减少，同时在电化学测试时，加入硫醇后的电化学阻抗增大，腐蚀电位正移明显。在微观层面，掺入硫醇防护的试样，其表面的防护膜会更为致密，硫醇可以进一步增强醇胺类保护剂在镀Ni钢壳表面的防护效能。而在硫醇含量为5％、10％以及20％的不同掺量下，掺量为10％的保护剂配方，盐雾耐腐蚀性能最佳，试样表面出现极少数锈蚀点，借助电化学测试，发现电化学阻抗值为4.39×104 Ω，达到最大值，腐蚀电位显著正移，腐蚀风险降低，试样表面成膜致密，可检测到明显的巯基(S-H)特征吸收峰，有效阻隔外部腐蚀因素的侵蚀破坏。但是随着硫醇含量的进一步增加(提升至20％)，配方的保护效果出现较明显的下降，8 h盐雾试验结果显示，试样表面出现更多锈蚀点，电化学阻抗出现下降，降至2.17×104 Ω，腐蚀电位开始负移，试样表面腐蚀风险增大，微观结构下可发现有小孔，说明过量硫醇会抑制保护液在试样表面吸附，进而降低了保护效果。