金属材料的失效通常源于表面，通过表面强化技术可有效延长金属构件的使用寿命并提升其工作效率。高熵合金涂层凭借其独特的低维形态(如薄膜或纳米颗粒)所引发的尺寸效应，与其多主元特性协同作用，展现出成分均匀、组织致密、结构稳定的显著优势。尺寸效应通过影响涂层的界面应力分布、表面能和缺陷演化，有效提升了涂层的综合性能。本文系统综述了高熵合金涂层的主要制备技术，深入探讨了涂层的组织结构特征和服役性能表现，分析了成分、制备工艺、组织与性能之间的内在关联机理；同时，阐述了数值模拟在涂层制备、微观结构演化及性能表征中的应用价值，并展望了高熵合金涂层在未来研究和工程应用中的发展方向。旨在明确高熵合金涂层的制备路径与性能演化规律，揭示其强化机制及成分、工艺与性能间的关联，探讨数值模拟在涂层设计与优化中的应用，为其工程化应用提供理论支持。

轴承是航空发动机的“心脏”，服役于高温、高压、高速等极端环境，疲劳是其主要失效形式。为了提高航空轴承的性能，从而改善航空发动机的可靠性、延长寿命，应用表面强化技术显得尤为重要。首先，立足于轴承失效形式机理，综述了航空航天M50轴承钢滚动接触疲劳的主要失效模式:亚表面滚动接触疲劳失效，讨论了疲劳失效的原因。其次，基于严重塑性变形机理，从晶粒形变和应力强化等角度分析了表面强化工艺对轴承钢表面服役性能的强化改性作用，通过细化晶粒和引入残余压应力，可以显著提高材料的抗疲劳性能。此外，还总结了现有表面强化工艺的研究进展，包括超声滚压、喷丸和激光冲击硬化等多种方法。最后，指出了现有单一工艺的局限性以及M50轴承钢强化改性工艺的发展方向。

钢筋混凝土结构在服役过程中，侵蚀性介质会进入混凝土中引起钢筋锈蚀，锈蚀产物体积膨胀对周围混凝土产生压应力，最终导致混凝土保护层受到张应力而开裂，进而影响混凝土结构的承载能力及服役寿命。由于介质侵蚀的特性，导致靠近保护层一侧的氯离子浓度要高于远离保护层一侧的，使得钢筋锈蚀往往是非均匀的。因此，从试验及理论分析非均匀锈蚀对保护层开裂的影响，以及钢筋锈蚀对混凝土耐久性的影响有着极其重要的意义。本文基于国内外现有研究成果，分别从获得的钢筋锈层分布模型、锈胀力模型、锈胀裂缝模型3个角度出发，对非均匀锈蚀引起混凝土开裂研究现状展开了详细综述，分析了现有研究的不足及发展趋势，以期为钢筋非均匀锈蚀引起混凝土开裂的研究提供参考。

随着现代工业的发展，各工作场景对润滑的要求越来越高，传统润滑剂不能完全满足机械工况的性能要求，研发新型润滑剂是重要的课题。结合盐湖资源综合利用的需求，采用混合溶剂热法制备了2类新型固体润滑剂材料——有机胺插层磷酸镁和有机胺插层磷酸镁硼(MgP-18N和BP-18N)，利用往复式球-盘摩擦磨损试验机研究了二者作为锂基基础脂添加剂的摩擦学性能。结果表明:MgP-18N和BP-18N在锂基基础脂中的最佳添加量均为3.0%，添加MgP-18N和BP-18N可以分别提升锂基基础脂的极压载荷至700 N和800 N，同时MgP-18N和BP-18N均具有良好的高温工况适用性，700 ℃处理后对样品在载荷为300 N下进行10 h长时间摩擦学测试，仍能保持良好的减摩性能，摩擦系数始终保持在较低水平(0.1附近)且动态曲线平稳运行；整体来看，BP-18N表现出较好的摩擦学性能。利用三维光学轮廓仪(3D)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨损表面的形貌、元素分布和化学状态。在摩擦过程中，MgP-18N和BP-18N均易黏附在磨损表面，形成润滑保护膜，有效防止了摩擦副表面的直接接触，BP-18N在摩擦过程中发生化学反应，生成硼铁化合物、氧化硼和硼氮化合物，从而显著改善了锂基基础脂的摩擦学性能。

利用感应耦合等离子体刻蚀技术(Inductively Coupled Plasma，ICP)以及聚苯乙烯(PS)微球作为掩膜的刻蚀技术在硅纳米阵列的制备中应用广泛，但是PS微球的尺寸缩减过程中刻蚀往往伴随着表面质量下降的问题，同时PS微球的形貌受到多种工艺参数共同的影响，研究困难。为了解决这些问题，采用正交实验法对ICP工艺在粒径为10 μm的PS微球尺寸缩减过程中的工艺影响进行了深入研究。结果显示:气体成分对刻蚀效果有显著影响，射频功率与微球尺寸缩减、表面粗糙度均为正相关，压强与微球表面粗糙度呈负相关，流量基本无影响。基于上述结论，最终确定最优工艺参数为:在O2中添加20%的CF4，射频功率200 W-100 W(感应功率-直流偏置功率)，压强3.0 Pa，气体流量50 mL/min(O2 ∶CF4流量比为4 ∶1)的工艺参数下，在不影响PS微球的刻蚀缩减效果的情况下表面粗糙度最低。采用此优化模板制备得到了高度线性化且外表面光滑的硅纳米阵列。

低钛铝含量的合金在强度方面表现不足，而高钛铝含量的合金在激光增材制造过程中则容易出现开裂现象。为在高γ′相体积分数和低裂纹敏感性之间取得平衡，本研究提出了一种合金成分设计思路:在高钛铝含量的IN738LC合金基础上，适当降低钛铝含量，并提高Ta含量。基于此设计思路，研究了4种不同Ta含量(1%，3%，5%，7%，质量分数)的激光增材沉积态样品及其经过固溶处理和时效处理后的组织与性能。结果表明:随着Ta含量增加，沉积态试样晶粒细化，γ′相占比增大；随着Ta含量的提高，沉积态与热处理态样品的抗拉强度与屈服强度均增加，塑性降低，开裂敏感性增高。当热处理态样品Ta的质量分数达到5%时，有η 相析出；当Ta的质量分数达到7%时，试样η 相过多，拉伸试样出现脆性断口，当Ta的质量分数为5%时，样品表现出塑性与强度的较优匹配(25 ℃下，屈服强度为962 MPa，极限抗拉强度为1 212 MPa，延伸率为11.0%；900 ℃下，屈服强度为410 MPa，极限抗拉强度为486 MPa，延伸率为6.1%)。通过优化Al、Ti和Ta的含量，本研究成功开发出一种以γ′相强化为主的激光增材制造镍基高温合金，实现了高γ′相体积分数与低裂纹敏感性之间的平衡，展现出优良的综合力学性能，为增材制造镍基高温合金的成分设计提供了一定参考。

Ti6Al4V钛合金是航空器中燕尾榫等构件的常用材料，面临高温域的服役环境。为研究微弧氧化(MAO)对Ti6Al4V钛合金在高温域下抗微动磨损能力的影响，采用微弧氧化在Ti6Al4V表面制备了氧化涂层，使用扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射仪(XRD)对MAO涂层的微观结构和物相组成进行了表征分析，开展了300 ℃条件下微动磨损试验，获取了摩擦系数、磨损轮廓及微观磨损损伤形貌等。结果表明:MAO处理后Ti6Al4V表面形成厚度约10 μm的涂层，涂层内产生硬质的Al2TiO5以及金红石TiO2相。与未处理试样相比，在不同位移条件下MAO处理试样的摩擦系数、磨损体积均更低，这说明MAO改善了高温域下Ti6Al4V的微动摩擦和磨损行为。涂层硬度的增加有利于提升耐磨能力，此外，在高温环境下，MAO涂层表面更易形成致密的TiO2和Fe2O3氧化膜层，可对基体形成保护作用。MAO涂层的磨损机制主要为剥层磨损和磨粒磨损，钛合金基体的磨损机制主要为疲劳磨损和黏着磨损。

为解决氮化硅陶瓷轴承在极端工况下表面易受磨损的问题，采用磁控溅射法在氮化硅基底上制备梯度、多层和单层TiN薄膜。选用3种氮气供给模式:以15 mL/min为初始流量，每5 min N2流量递增0.8 mL/min、交替开关N2流量0＋30 mL/min、N2恒流30 mL/min。采用XRD衍射仪、扫描电子显微镜研究薄膜结构对薄膜表面、截面形貌和微观结构的影响，通过划痕和摩擦磨损试验检测薄膜的膜基结合力和摩擦磨损性能。结果显示:在相同试验条件下，梯度TiN薄膜拥有最高的膜基结合力(LC2为19.12 N)，比单层TiN薄膜提高约0.3倍，与氮化硅的摩擦系数(0.78)和磨损率[1.51×10－5 mm3/(m·N)]相比，不同膜结构的TiN薄膜的摩擦系数和磨损率均有明显下降，梯度TiN薄膜拥有最低的摩擦系数(0.10)和最低的磨损率[3.33×10－6 mm3/(m·N)]。不同膜结构设计显著影响TiN薄膜的微观结构、膜基结合力和摩擦学性能，摩擦学性能最好的膜结构为梯度TiN薄膜结构。

为消除熔化极气体保护焊制备Fe-Cr-C系熔覆层时产生的裂纹，拓宽Fe-Cr-C系熔覆层在冲击严苛环境工况中的应用，通过Nb、Ti、B元素优化Fe-Cr-C系粉芯焊丝成分，设计并制备了一种硬度高、耐磨性好且无裂纹的熔覆层。采用扫描电镜、能量色散X射线光谱仪、维氏硬度计、超景深显微镜、磨损试验机等对熔覆层的组织结构、显微硬度、耐磨性能进行了表征分析。结果表明:熔覆层组织由奥氏体、共晶组织以及Nb(C，B)硬质相构成。Nb(C，B)硬质相在组织中弥散分布，起到钉扎作用，在深度为0～10 000 μm范围内，使熔覆层的显微硬度达到900 HV0.2。此外，Nb(C，B)硬质相在磨损过程中作为耐磨质点，阻止了磨粒的微切削及犁削运动，使其耐磨性能相较于未添加Nb、Ti、B元素的熔覆层提升了76.9%，同时熔覆层的磨损机理主要为磨粒磨损以及黏着磨损。通过优化Fe-Cr-C系粉芯焊丝成分，可以有效提高熔覆层的硬度和耐磨性能，并使制备的熔覆层无裂纹产生。

为了提高Al2O3陶瓷涂层的阻氚性能、耐腐蚀性能，采用微弧氧化技术，在电解液中分别单独掺杂与同时掺杂α-Al2O3与氧化石墨烯，在铝合金表面制备了氧化铝涂层，并对涂层的表面形貌、元素分布、物相组成、涂层厚度与硬度、耐磨性及耐腐蚀性能进行分析。结果表明:相比未掺杂制备的涂层与单独掺杂制备的涂层，在电解液中同时加入4 g/L α-Al2O3与1 g/L氧化石墨烯所制备的微弧氧化涂层微孔数量减少与微孔孔径减小，涂层更加致密。涂层中α-Al2O3的含量得到提升，涂层厚度较未掺杂涂层由23.8 μm提升至32.0 μm，硬度由465.1 HV提升至805.2 HV，平均摩擦系数最低为0.578。同时掺杂制备的涂层的自腐蚀电位为－0.554 V，自腐蚀电流密度为2.145 ×10－8 A/cm2，较未掺杂与单独掺杂涂层的耐腐蚀性能更优。

pH值是海洋环境中影响腐蚀的重要因素之一，采用动电位极化曲线、电化学交流阻抗谱测试技术、腐蚀失重测量法以及扫描电子显微镜(SEM)形貌分析法，研究了在模拟海水中pH值对X100管线钢腐蚀行为的影响。结果表明:当模拟海水的pH值从7.5增大至9.0时，X100管线钢的腐蚀速率呈现出先增大后减小的趋势；动电位极化曲线的阳极区域在pH值为7.5、8.0、8.5时，虽然仅呈现出稳定的钝化区间，但当pH值从7.5增加到8.0时腐蚀速率明显加快，且在pH＝8.0时，X100管线钢的腐蚀电位更负，腐蚀电流密度最大，容抗弧最小，腐蚀速率最大，基体表面的腐蚀产物更厚，腐蚀更为严重。当pH＝9.0时，动电位极化曲线阳极区域中的溶解区向钝化区转变趋势即使非常明显，且出现了较为清晰的过钝化区；但是当pH值从8.0增加到9.0时，腐蚀现象却逐渐缓解，腐蚀速率反而下降。

为研究热氧化表面改性对NiTi合金性能的影响，本研究探讨了在不同温度(300～700 ℃)大气环境下，通过热氧化技术在NiTi合金上制备氧化膜的效果。研究重点分析了不同热氧化温度下生成的Ti-O薄膜的形貌、成分、相结构、相变温度和力学性能。通过拉伸测试和水浴加热法，研究了热氧化对NiTi合金超弹性和形状记忆效应的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和硬度测试等手段，对热氧化样品在平面拉伸和水浴加热后的表面形貌、相结构、相变温度及硬度进行了表征。实验结果表明，在较低的热氧化温度(300～400 ℃)下，NiTi合金表面形成的氧化层非常薄，未能检测到氧化钛涂层。当热氧化温度达到600℃时，表面形成了致密的Rutitle-TiO2薄膜，但其在拉伸变形后容易开裂和剥落，膜基结合性能较差，难以满足实际应用需求。拉伸测试和水浴加热测试表明，当热氧化温度高于400 ℃时，NiTi合金在卸载时的逆相变不能完全完成，导致其超弹性性能退化；而水浴加热后，能够完成B19’→B2的马氏体逆向相变，说明高温氧化并未影响NiTi基体的形状记忆效应。这些结果为研究NiTi合金的热氧化膜基结合及协调性能提供了重要的理论依据和实验参考。

化学键合磷酸盐陶瓷(CBPC)涂层常被应用于304不锈钢表面以减缓其在氯离子环境下的局部腐蚀。为了研究固化剂种类对CBPC涂层耐海洋环境腐蚀性能的影响，分别以Al2O3、CaO、SiO2和ZnO为固化剂制备了4种不同的CBPC涂层，并对其热性能、显微形貌、物相、润湿性、电化学腐蚀行为进行了分析。研究结果表明:以ZnO为固化剂的CBPC涂层的腐蚀电位最高，腐蚀电流密度最低，涂层的低频阻抗值最大，涂层的腐蚀保护效率最高，为96.49%，耐腐蚀性最好。这是由于以ZnO为固化剂的CBPC涂层中AlPO4相的相对质量分数最高，为20.89%，涂层显微结构致密，腐蚀路径较少。且3.5%(质量分数) NaCl溶滴在其表面的接触角最大，为107°，溶滴较难在涂层表面铺展渗入。综上，以ZnO为固化剂的CBPC涂层从减少腐蚀介质浸入和延缓腐蚀速率两方面提高了CBPC涂层的耐腐蚀性。

为提高耐候钢在大气中的耐蚀性，以耐候钢板为基体，利用水解与超声沉积相结合的方法，分别制备了α-FeOOH和γ-FeOOH 2种羟基氧化铁涂层。对涂层分别进行了显微形貌分析(SEM)、X射线衍射分析(XRD)。采用喷丸、喷丸＋预制α-FeOOH涂层和喷丸＋预制γ-FeOOH涂层3种试片进行室外大气曝露试验，最长试验时间为4.55 a。对回收的试片分别进行腐蚀动力学测试、截面形貌分析、X射线衍射分析、开路电位测试(OCP)和电化学阻抗谱测试(EIS)等。结果表明，预制的涂层分别为单纯的α-FeOOH或γ-FeOOH涂层。室外曝露试验后，腐蚀动力学测试表明，预制α-FeOOH涂层试样的腐蚀减薄最小；截面形貌分析表明带有预制涂层的试样的腐蚀层更为致密；X衍射分析表明，预制α-FeOOH涂层试样的腐蚀层中α-FeOOH成分含量最高；电化学测试表明预制α-FeOOH涂层试样腐蚀层的开路电位(OCP)和锈层电阻最高。综上结果认为，预制α-FeOOH涂层可促进同晶型的腐蚀产物生成，提高耐候钢的耐蚀性。

针对汽轮机末级叶片易受点蚀、水蚀甚至断裂的问题，采用光斑尺寸为22.0 mm×4.9 mm，焦距为400 mm的矩形光斑对17-4PH沉淀硬化不锈钢进行表面激光固溶时效强化。利用光学显微镜、SEM、XRD、显微硬度计、水蚀试验台对不同工艺参数下激光固溶时效强化层的显微组织、硬度、抗水蚀性能进行测试和分析。结果表明:提高激光功率或降低扫描速度可以提升强化层硬度，时效温度的提高产生的组织粗化会降低强化层硬度。试验结果表明，采用激光固溶时效强化后的17-4PH沉淀硬化不锈钢，其抗水蚀性能较17-4PH钢基体提升了近15倍。

深入研究20碳钢在液氨中的应力腐蚀行为及其影响因素具有重要意义。本文通过浸泡和慢应变速率拉伸实验，研究20碳钢在液氨中的腐蚀和应力腐蚀行为，评价其在液氨中的腐蚀速率和应力腐蚀敏感性。结果表明，在液氨中，实验压力由1 MPa增加到2 MPa、4 MPa时，20碳钢的腐蚀速率稍有增大，应力腐蚀敏感性增大。20碳钢在液氨中应力腐蚀敏感性指数均大于35%，处于高度应力腐蚀敏感区。

针对现有埋入式牺牲阳极对既有钢筋混凝土结构适用性差的问题，研发了一种适用于既有钢筋混凝土结构的埋入式牺牲阳极。通过室内模拟试验，研究了埋入式牺牲阳极在受氯盐侵蚀的混凝土模拟孔隙液和混凝土构件中的钢筋电位、电流、电流密度变化情况以及腐蚀产物扩散行为。结果表明，在混凝土模拟孔隙液中，埋入式牺牲阳极能在6 h内完全极化钢筋，服役过程中钢筋电位始终负于－780 mV，且未超过析氢电位；在混凝土构件中，埋入式牺牲阳极能在6 h内使钢筋极化80%，单只阳极稳定输出电流为0.4 mA，电流密度达到12.74 mA/m2，随着埋入式牺牲阳极与钢筋被测点距离的增加，钢筋的极化程度降低，保护作用减弱，最大保护距离为80 cm；阳极腐蚀产物具有扩散行为，以白色细颗粒状分布在砂浆孔隙中，可降低腐蚀产物膨胀导致的混凝土涨裂风险。

为推动节能环保型无镍冷封闭工艺发展应用，本文系统研究了碱性无镍常温封闭工艺影响其封闭质量的各种因素，包括封孔工艺参数(pH值、温度、时间、表面活性剂、氟离子)和陈化温度、时间和铝离子杂质等工艺管理因子。采用线上快速检验染斑法，结合硝酸预浸磷铬酸失重方法对封孔质量进行仲裁检验。结果表明:pH值、温度2个参数对封孔质量的影响最为显著。pH值在8以下，温度小于25 ℃封孔质量急速下降。生产管理中应注意氧化槽中铝离子的带入，导致槽液浑浊、封孔外观产生封孔灰等问题。当室温温度小于15 ℃时，应注意封孔陈化不完全，24 h陈化封孔失重会在60 mg/dm2以上。理想的封孔工艺控制范围:F－离子浓度0.4 ～0.6 g/L，pH值8.2～8.6，封孔温度32～35 ℃，时间1.2～1.3 min/μm。