钛合金因其密度低、比强度高等优异的综合性能，被广泛应用于航空航天、船舶等领域。 然而，钛合金抗高温腐蚀性较差，限制了其在高温反应性环境中的应用。 在钛合金表面制备防护涂层可大幅提高其抗高温腐蚀性能。 首先综述了钛合金常用的抗高温腐蚀涂层体系(金属涂层、非金属涂层及金属/非金属复合涂层等)，并分析了其防护机理，其次总结了钛合金抗高温腐蚀涂层常用的制备方法，最后对抗高温腐蚀涂层的发展方向进行了总结与展望，提出利用计算、模拟等先进技术手段辅助设计具有优异综合性能的抗高温腐蚀涂层是未来趋势。

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件之一，其性能优劣直接影响电池堆的输出功率和使用寿命。 双极板不仅能够将单个电池连接成电池堆并提供支撑，还能提供气体流道、隔离阴阳两极，在燃料电池的工作性能和寿命方面起到关键作用。 由于PEMFC 的运行环境较为苛刻，包括高温、高湿度和酸性环境，因此双极板需要具备优良的导电性能和抗腐蚀性能，以确保燃料电池的高效、稳定运行。 本文简述了PEMFC 双极板的发展现状和应用进展，着重阐述了表面导电耐蚀改性方案的研究发展情况，系统介绍了不锈钢、钛及钛合金、铝合金等多种金属双极板基体的表面改性方案，对比不同金属双极板及其表面改性方案的性能特点、发展趋势和存在的问题，探讨了PEMFC 金属双极板表面改性的共性问题及发展应用前景。

为满足高切削速度和进给率的需求，除了需要具有高硬度的基体材料外，还需要优异的涂层材料提供保护。 近年来，现代工业对材料的性能要求日益严苛，传统保护性涂层逐渐达到极限，纳米多层涂层和纳米复合涂层均可在一定程度上弥补单层涂层在硬度、耐蚀性和耐磨损等方面的性能缺陷，因而在保护性涂层领域受到广泛关注。 本文综述了近几年来硼化钛基硬质涂层的研究进展，掺杂后的硼化钛基涂层各性能均有不同程度的提升。与单层涂层相比，纳米多层及复合涂层具有更优异的性能，故最后对其未来研究进行了展望。

将退火态的H13 热作模具钢进行脉冲电流处理，研究了H13 热作模具钢组织、物相、硬度和耐磨性能的变化，并与淬火态和回火态的试样进行对比。 结果表明， 脉冲电流处理可以显著提高H13 热作模具钢的耐磨性能。 脉冲电流处理后的试样显微硬度可以达到708.2 HV，淬火态和回火态的硬度分别为411.9 HV 和341.6 HV；在相同的摩擦条件下，脉冲电流处理后的H13 热作模具钢试样的磨损体积和磨痕深度都远小于淬火态和回火态的试样；并基于物相分析和组织对比发现脉冲电流处理具有明显的晶粒细化作用。

采用激光选区熔化(SLM)技术制备TC4 钛合金组织易出现晶粒粗大的现象，以及耐磨性能较差的问题。 针对该问题，在SLM 制备TC4 钛合金过程中添加适量Y2O3，分析其对沉积态TC4 钛合金组织性能的影响。结果表明，适量添加Y2O3显著细化TC4 钛合金的微观组织，从而提升其力学性能和耐磨性能。 与未添加Y2O3的情况相比，当Y2O3含量为0.10%时，屈服强度从700 MPa 提高到1 086 MPa(提高55%)，抗拉强度从819 MPa 提高到1 255 MPa(提高50%)，延伸率从8.04%下降到7.00%(下降12.9%)，实现强度与延展性的良好平衡。 当Y2O3含量为0.15%时，TC4 钛合金的显微硬度从308.8 HV 提高到377.1 HV(提高22%)，并且展现出更优的耐磨性能。该研究为改善SLM 制备的TC4 钛合金力学性能提供了理论指导和数据支持。

为提高FeCoNiCrAl 高熵合金在高温环境下的抗氧化性能，将Sc/Y 共掺杂在FeCoNiCrAl 合金中。 通过真空感应熔炼法制备了FeCoNiCrAl 和FeCoNiCrAlScY 高熵合金，利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜分析了合金的微观组织形态，用X 射线衍射仪测试了高熵合金的物相组成，采用高温管式炉研究了掺杂Sc 和Y 元素对合金高温氧化性能的影响。 结果表明:FeCoNiCrAl 和FeCoNiCrAlScY 高熵合金均由2 种纳米级物相组成，即富集Fe、Cr元素的A2 相和富集Ni、Al 元素的B2 相。 FeCoNiCrAl 合金为体心立方结构(BCC)，当添加Sc 和Y 元素后，出现了富集Sc 和Y 元素的面心立方结构(FCC)，同时合金的硬度明显升高。 1 200 ℃高温短时氧化后，FeCoNiCrAl 和FeCoNiCrAlScY合金的氧化膜均由α-Al2O3组成，合金基体出现了由BCC 结构向FCC 结构的转变。 FeCoNiCrAl 合金高温氧化5 min 后，出现了氧化膜剥落现象，FeCoNiCrAlScY 合金高温氧化30 min 后才出现氧化膜剥落。

超临界-密相CO2环境中金属材料的腐蚀问题是碳捕集、利用与封存(Carbon Capture， Utilization and Storage， CCUS)技术的关键因素。 在含有强腐蚀性离子的微水环境中A106 钢的腐蚀行为研究还有待深入。 本工作聚焦于密相(液相)CO2环境中A106 钢的腐蚀行为研究，通过高压釜模拟密相CO2环境，通过失重、扫描电镜、X射线衍射仪以及超景深3D 显微镜等探究了微含水量(200、1 000、1 500、2 000、2 500、3 000 μL/L)对A106 钢腐蚀行为的影响。 结果表明:在密相CO2环境中，A106 钢在含水量为3 000 μL/L 时的均匀腐蚀速率最大，为0.086 7 mm/a。 试样表面形成了不均匀的碳酸亚铁腐蚀产物膜，为局部腐蚀的形成创造了良好的条件，最大点蚀速率达到0.548 mm/a。 水含量是影响密相CO2环境中金属材料腐蚀的关键，在25 ℃、10 MPa 条件下，水和CO2互溶，在微水环境中，水主要以溶解态的形式存在于液态CO2中，少量的游离水在试样表面富集，形成不连续液膜或者液滴，导致A106 钢的腐蚀加速。

腐蚀会使铁质文物遭受严重损害，研究类铁质文物仿古铸铁的腐蚀过程，对于揭示铁质文物的腐蚀机理具有重要的意义。 采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和激光拉曼光谱仪(LRS)对盐雾腐蚀不同时间后的铸铁试样表面形貌和腐蚀产物进行观察和分析。 结果表明:在经历24 h 的酸性盐雾腐蚀后，铸铁试样表面开始出现腐蚀坑；腐蚀72 h 后，铸铁试样表面出现微裂纹，形成加速腐蚀过程的通道，腐蚀演变为全面腐蚀；腐蚀192 h 后，铸铁试样的腐蚀速率趋于稳定，最终达到稳定速率1.2 g/(cm2∙h)。 腐蚀240 h 的铸铁试样表面严重凹凸不平，粗糙度达到8.25 μm，腐蚀产物颜色加深，部分锈层伴有脱落。 随着腐蚀时间的延长，O元素的含量呈上升趋势，而Fe 元素含量呈下降趋势，最终腐蚀产物为α-Fe2O3、γ-FeOOH、Fe3O4和α-FeOOH。 在酸性盐雾环境中，铸铁试样在腐蚀初期表面发生氧化，腐蚀溶液通过孔洞侵蚀基体从而产生内应力，表面锈层出现裂纹并伴有脱落，在基体表面发生微电池腐蚀。

飞机起落架套筒等裸露部件因长期暴露在高流体速度和高颗粒浓度的环境中，易受到环境中坚硬砂石颗粒的冲蚀磨损。 为了探究该过程对300M 钢造成的影响，通过气动喷砂设备模拟实际工况，并用ABAQUS/Explicit 基于Johnson-Cook 损伤演化模型建立多粒子冲蚀靶材的有限元仿真模型。 使用X 射线衍射仪及激光共聚焦显微镜观测300M 钢形貌特征，通过试验与仿真相结合的方法分析不同环境因素下砂石冲蚀磨损量，并提出适用于300M 钢的侵蚀速率模型，实现对冲蚀磨损过程的定量分析。 结果表明:相比小尺寸砂粒(20 目)，大尺寸砂粒(60 目)冲蚀磨损造成表面粗糙度平均提高14.29%，最大冲蚀坑平均尺寸增大23.08%。 随冲蚀角度与冲蚀速度的增加，20 目、60 目砂粒表面粗糙度呈现先增大后减小的趋势，且在30°时取得表面粗糙度的最大值，这一规律与形貌起伏相对应；当冲蚀角度固定为30°时，随冲蚀压力的增加(0.3～0.5 MPa)，20 目与60 目砂粒造成的冲蚀磨损量整体增幅区间分别为6%～8%、4%～5%。

为了提高Ti6Al4V(TC4)钛合金的耐磨性与耐蚀性，采用微弧氧化(MAO)、低温等离子体氮化(PN)和微弧氧化后等离子体氮化(MAO-PN)的工艺分别对TC4 钛合金进行表面改性，然后采用扫描电子显微镜、摩擦磨损实验机与电化学工作站研究了基体与3 种工艺改性后样品的显微形貌、摩擦与耐蚀性能。 结果表明:MAO 与MAO-PN 样品以金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2相为主。 PN 样品的显微硬度为(602±10) HV0.05，MAO-PN 样品的显微硬度为(1 232±20) HV0.05，显著高于TC4 钛合金基体的显微硬度(352±5) HV0.05。 在大气环境中，相比TC4 钛合金基体，MAO 与MAO-PN 样品的磨损率由1.48×10－3 mm3/(N∙m)分别降至5.54×10－4 mm3/(N∙m)与3.64×10－4mm3/(N∙m)。 在盐酸溶液的润滑下，相比TC4 钛合金基体，MAO 与MAO-PN 样品的摩擦系数由0.35 分别降至0.25 与0.18，磨损率由3.62×10－4 mm3/(N ∙m)分别大幅度降至3.50×10－6 mm3/(N ∙m)与1.57×10－6 mm3/(N∙m)，这表明微弧预氧化能够大幅度提高等离子体氮化层的耐磨性。 在盐酸溶液中，MAO 和MAO-PN 样品的磨损机制为磨粒磨损，在大气环境与盐酸溶液润滑条件下，TC4 钛合金和PN 样品的磨损机制为黏着磨损。MAO-PN 复合改性层在盐酸溶液中具有较低的腐蚀电流密度(0.015 μA/cm2)以及较高的阻抗值(9.90×105 Ω∙cm2)，说明微弧预氧化工艺能显著提高钛合金等离子体氮化层的耐蚀性。

为了改善传统苯丙乳液在耐水性及长期稳定性等方面的性能瓶颈，本研究引入环氧树脂E-51 与硅烷偶联剂KH-560 对苯丙乳液进行协同改性。 利用环氧树脂E-51、硅烷偶联剂KH-560 与苯丙乳液通过乳液聚合制备硅烷改性环氧苯丙乳液，研究乳液的固含量、凝胶率、转化率、吸水率、乳液稳定性，并探究硅烷偶联剂KH-560改性苯丙乳液的耐水性能机理。 使用种子聚合的方法合成乳液，通过正交试验对关键影响因素进行研究，测试各组正交试验下乳液的性能并加以分析。 通过Materials Studio 软件对未改性乳液与硅烷改性后的乳液进行模拟，分别对未改性苯丙乳液与硅烷偶联剂改性苯丙乳液进行建模，并分别在NPT 系综与NVT 系综模型下分析计算水分子在涂层中的传输。 结果表明:改性苯丙乳液中，乳化剂(即OP-10 与SDS，OP-10 与SDS 质量比为1.5 ∶1.0)用量为7.5%(质量分数，下同)、软硬单体质量比为1.3 ∶1.0、环氧树脂E-51 用量为4%、硅烷偶联剂KH-560 用量为9%时，具有较好的吸水率(71.43%)，乳液的固含量、凝胶率、转化率分别为43.75%、0.98%、87.5%，其稳定性能良好。 通过Materials Studio 模拟计算分析对比了水分子在未改性苯丙乳液与改性苯丙乳液中的扩散系数，NPT 模拟下其分别为2.72×10－5 cm2/s、9.34×10－6 cm2/s，NVT 模拟下其分别为6.23×10－6 cm2/s、3.18×10－6cm2/s，改性苯丙乳液的扩散系数均小于未改性苯丙乳液。 利用环氧树脂E-51、硅烷偶联剂KH-560 与苯丙乳液通过乳液聚合制备硅烷改性环氧苯丙乳液，可以有效提高乳液固含量、凝胶率、转化率、乳液稳定性等基础性能。 Materials Studio 模拟分析计算结果表明，硅烷偶联剂改性苯丙乳液具有更好的耐水性能。

为了研究超声喷丸强化对SLM316L 不锈钢抗空蚀性能的影响，利用超声喷丸装置对SLM316L 不锈钢表面进行不同喷丸时间(5、25、45 min)的强化处理，然后用超声振动装置对SLM316L 不锈钢及其喷丸强化后的试样进行空蚀试验。 利用X 射线衍射仪、压痕测试仪、数字显微硬度计、数字3D 视频显微镜和扫描电子显微镜(SEM)等，对试样的物相、残余应力、显微硬度、表面形貌演变和微观形貌进行了分析。 结果表明:SLM316L 不锈钢试样和超声喷丸试样展现出了不同的空蚀行为。 超声喷丸通过对试样表面植入残余应力，使试样表层微观组织得到了细化，提高了表面硬度，从而减轻了空泡冲击产生的晶粒变形，抵抗了裂纹产生，延缓了空蚀破坏。 同时25 min 和45 min 喷丸处理试样内部发生了奥氏体向马氏体的转变，马氏体因其优异的硬化性能进一步提高了喷丸试样的抗空蚀性能。 通过分析空蚀过程中失重曲线和表面形貌，发现45 min 超声喷丸试样展现出最佳的抗空蚀效果。 超声喷丸工艺有效改善了SLM316L 不锈钢的抗空蚀性能，并且延长喷丸时间可以进一步优化喷丸试样表面抗空蚀效果。

为解决海洋工程中金属器件的腐蚀问题，本工作以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG1000)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和4，4'-亚甲基二(2-氯苯胺)(MOCA)为原料合成聚氨酯脲弹性体，利用环氧树脂对其进行改性，将环氧链段引入到聚氨酯脲分子结构中，制备出无定形结构的环氧树脂改性聚氨酯脲弹性体(PUU-s)以作为器件的包覆材料提高包覆材料的力学性能、附着力、耐水性等性能，并系统地研究了在4.5 MPa、25 ℃的人造海水环境中环氧树脂E51 含量对包覆材料的力学性能、附着力、耐水性能、抗渗透性能和耐腐蚀性能的影响。 结果表明，随着环氧树脂E51 用量的增加，包覆材料的抗拉强度、断裂伸长率和附着力先增大后减小，包覆材料的吸水率逐渐降低，抗渗透性能和耐腐蚀能力先增强后减弱。 当环氧树脂E51 用量为5%(质量分数)时，改性聚氨酯脲的综合性能最优异。 改性聚氨酯脲的拉伸强度、断裂伸长率和附着力分别为25.8 MPa、605%和14.5 MPa，与未改性的聚氨酯脲相比，3 种性能分别提高了4.2 MPa、45%、5 MPa，浸泡960 h 后改性聚氨酯脲具有更好的抗渗透性能；与未改性的聚氨酯脲相比，改性聚氨酯脲保护的基材未出现明显的腐蚀点，对基材具有一定的保护能力。

为了解决Cr3C2涂层与304 不锈钢热膨胀系数不匹配的问题，提高304 不锈钢的耐腐蚀性，采用磁控溅射技术在304 不锈钢表面制备了2 种不同结构的Cr3C2/Cr2AlC MAX 复合涂层。 利用SEM、XRD 和EDS 技术表征了涂层的组织结构、相组成，对比分析了不同结构Cr3C2/Cr2AlC MAX 复合涂层与单层Cr2AlC MAX 涂层在熔融多硫化钠中的耐腐蚀性能和腐蚀行为。 结果表明，Cr3C2/Cr2AlC MAX 复合涂层致密均匀，主要由Cr3C2、Cr2AlC MAX相组成。 腐蚀120 h 后，Cr3C2/Cr2AlC MAX 复合双层涂层的腐蚀速率为0.03 mg/(m2∙h)，Cr3C2/Cr2AlC MAX 复合多层涂层的腐蚀速率为0.02 mg/(m2∙h)，比单层Cr2AlC MAX 涂层的腐蚀速率低了2 个数量级。 在多硫化钠中腐蚀后，2 种Cr3C2/Cr2AlC MAX 相复合涂层表面均形成了致密的Cr2S3腐蚀产物层。 经过120 h 腐蚀后，复合双层涂层表面出现裂纹，这是由于热应力集中引起的涂层表面开裂。 但是，复合多层涂层在长时间腐蚀后仍然致密无缺陷，复合多层涂层在多硫化钠腐蚀中表现出优异的耐腐蚀性和稳定性。

Super304H 奥氏体不锈钢是超超临界电站锅炉中重要的结构件材料，长期在其敏化温度区间服役，易发生晶间腐蚀。 对Super304H 进行固溶和不同时间的敏化处理，利用金相显微镜、扫描电镜、双环电化学动电位再活化法和动电位极化法研究了固溶和敏化处理对其晶粒尺寸、晶间腐蚀敏感性与电化学腐蚀性能的影响。 结果表明，固溶处理过程中的高温使奥氏体晶粒尺寸增大，随着敏化处理时间的延长，2 种状态下的Super304H 的晶界处逐渐出现铬的碳化物等析出物，并且敏化时间的延长导致晶界析出物增多，晶界变得越来越明显，晶间腐蚀加剧。由于固溶处理使得合金中的化学成分更加均匀，减少了可能导致腐蚀的异质相界面，固溶处理的Super304H 不锈钢晶间表现出更好的抗晶间腐蚀和电化学腐蚀性能。

为改善12Cr1MoV 钢表面的力学和磨损性能，以镍铬合金粉和镍包碳化物(WC)粉的混合物为原料，采用激光熔覆技术在12Cr1MoV 钢表面制备含镍包WC 镍铬基合金涂层，借助扫描电镜、X 射线衍射仪、显微硬度计、冲击试验机和颗粒磨损、冲刷磨损和摩擦磨损试验机对涂层的显微组织、物相组成、力学和磨损性能进行分析，研究不同镍包WC 对涂层的显微组织、物相组成、显微硬度、冲击性能和冲刷磨损、磨粒磨损和摩擦磨损性能的影响。结果表明:镍包WC 涂层组织致密，物相为(Ni，Cr)固溶体、Cr23C6、Fe3W3C、Fe6W6C 和WC；随着镍包WC 增大，涂层组织细化，力学性能和磨损性能同步提高；当镍包WC 含量为30%(质量分数)时，涂层组织致密且细化显著，涂层显示出高硬度、高韧性和耐磨损性能，30%镍包WC 涂层的显微硬度达760 HV、冲击吸收能量为54.1 J，具有低摩擦因数和耐摩擦磨损性能，冲蚀磨损和磨粒磨损失重质量为基材的1/28 和1/48；30%镍包WC 涂层的力学性能和磨损性能优于其他涂层和基材。

为增强低碳钢在氯化钠溶液中的耐腐蚀性能，结合简易的一步电化学刻蚀与润滑油注入的方法，在低碳钢上构筑润滑液体注入的多孔表面，探讨了电化学刻蚀电解液中盐酸与全氟十二烷酸浓度对多孔表面接触角的影响规律；通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究了超疏水低碳钢表面和润滑液体注入的多孔低碳钢表面在3.5%(质量分数)NaCl 溶液中的耐蚀性能。 结果表明:当刻蚀电解液中盐酸浓度为0.02 mol/L，全氟十二烷酸浓度为0.8 mmol/L 时，接触角达到了151°。 在获得的超疏水低碳钢表面注入硅油后，接触角降至106°；超疏水低碳钢表面和润滑液体注入的多孔低碳钢表面能够同时抑制低碳钢腐蚀过程的阳极和阴极反应，润滑液体注入的多孔低碳钢表面具有更小的自腐蚀电流密度，保护效率高达99.7%；超疏水低碳钢表面和润滑液体注入的多孔低碳钢表面的电荷转移电阻分别为7 384 Ω∙cm2和22 635 Ω∙cm2，润滑液体注入的多孔表面的耐蚀性能优于超疏水表面的。 通过简易的电化学刻蚀与硅油注入的方法成功制备了润滑液体注入的多孔低碳钢表面，具有优异的防护性能，为低碳钢材料的广泛应用提供了重要保障。

为研究工业大气环境下腐蚀对钢屋架杆件力学性能的影响，选取合适的强度退化模型与指标表征钢材力学性能的退化。 从某钢渣处理厂钢屋架系统现场取样30 根Q235B 腐蚀钢材试件，在加工处理后，对试件进行单轴拉伸试验。 通过剩余承载力假设对腐蚀钢材的力学性能退化模型进行理论研究，定性研究了各强度退化模型的意义。 选择等效强度退化模型、综合腐蚀损伤参数表征腐蚀造成的强度退化。 最后根据拉伸试验数据，定量分析了钢材强度退化与综合腐蚀损伤参数的规律。 结果表明:等效屈服强度、等效抗拉强度随综合腐蚀损伤参数的增加而减小，退化速率分别为0.89、1.21，表明随着腐蚀的发展，钢材屈强比增加，更易发生脆性破坏；另外，伸长率也随综合腐蚀损伤参数的增加而降低，退化速率为1.29。