材料保护

2026年, 第59卷, 第4期　
刊出日期：2026-04-15

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海洋环境下高熵合金的腐蚀与磨损行为研究进展

罗一鸣, 于源, 任鹏伟, 詹胜鹏, 陈禹, 袁战伟, 汤华国, 乔竹辉

2026, 59(4): 1-13. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0050

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海洋装备关键构件长期处于富Cl－、溶解氧梯度、温度波动及冲刷/磨蚀并存的环境中，其失效主要由腐蚀与磨损耦合引发的腐蚀-磨损协同退化效应主导。高熵合金凭借多主元固溶体的相稳定性与富Cr、Ti、Mo、W等钝化元素的协同作用，在海水耐腐蚀与抗磨损方面展现出潜力。综述了海洋环境下高熵合金腐蚀与磨损行为研究进展，概述了摩擦-电化学一体化测试与原位表征方法，总结了环境因素(Cl－、溶解氧、温度、硫化物等)对钝化膜稳定性与损伤演化的影响，归纳了相结构、组织均匀性与关键元素成分规律，并讨论了“腐蚀促进磨损”和“磨损加速腐蚀”的双向耦合机制，结合ASTM G119等标准中的测试方法实现协同项定量评价。最后提出多因素耦合工况模拟、膜层动态重构原位解析与组织-膜层协同设计将是后续的重点研究方向。
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类金刚石碳薄膜在橡胶表面的摩擦学研究进展

李伟业, 陈丽, 张斌

2026, 59(4): 14-30. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0051

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橡胶凭借其出色的回弹性、气密性以及耐溶剂性等优势，成为了航空航天、石油化工和汽车工业等众多领域中不可或缺的密封材料。但遗憾的是，在实际使用过程中，橡胶表面的摩擦磨损问题导致其服役寿命受限、摩擦系数极高(≈1)，从而对设备的安全运行和使用寿命构成了严重威胁。类金刚石碳薄膜因其优异的润滑耐磨性能，被认为是一种极具潜力的橡胶表面耐磨改性涂层。综述了20年来橡胶表面类金刚石碳薄膜的研究进展，重点分析了类金刚石碳薄膜在橡胶表面摩擦学改性中的研究。首先，介绍了橡胶表面类金刚石碳薄膜的沉积技术以及结构特征，然后分析了通过等离子体预处理与过渡层设计来提升界面结合强度的研究进展，并总结了界面结合强度的表征与评价方法，接着系统综述了橡胶表面类金刚石碳薄膜的摩擦学性能，通过大量实验数据说明了类金刚石碳薄膜对橡胶表面摩擦系数和耐磨性具有明显的优化效果。最后，总结了当前研究的挑战并对未来发展前景进行了展望。
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F53双相不锈钢离子渗氮的组织演化与强化机制研究

黄纯可, 贾丹, 章武林, 汪威, 董雪, 段海涛

2026, 59(4): 31-43. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0052

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系统探讨了F53双相不锈钢在不同温度(475、500、525、550、575 ℃)下进行离子渗氮处理后的组织演化行为与结构强化机制。通过XRD、SEM、EDS及显微硬度测试手段，揭示了渗氮温度对氮化物相组成、元素扩散特征、裂纹形成路径及表面性能的影响规律。结果表明:随着温度升高，渗氮层由以CrN为主的强化相逐渐演变为CrN与γ′-Fe4N共存的复合相结构，表面硬度较渗氮前显著提升。500~525 ℃为最优渗氮温度窗口，可获得连续致密的复合相强化层，表面硬度超过1 450 HV0.1，渗层厚度约80 μm，兼具强化效果与组织稳定性。当温度进一步升高至550 ℃及以上时，强化相粗化、团聚，渗层组织均匀性下降，裂纹和结构缺陷增多。研究结果为F53双相不锈钢在严苛服役环境中的表面强化工艺优化提供了理论依据和实验支撑。
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航空发动机管路用金属橡胶TiN、TiAlN、TiCrN涂层的耐磨性能对比

黄子豪, 李跃丹, 吴纪衡, 刘荣阳, 任志英

2026, 59(4): 44-58. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0053

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在航空发动机中，液压管路系统承担着关键功能，其振动可靠性直接关系到整机的安全运行。金属橡胶卡箍因具备优异的减振性能而被广泛应用于该系统中，但在服役过程中易发生微动磨损与疲劳损伤，进而对管道表面造成不利影响。为提升金属橡胶的耐磨性能并降低其对管道的磨损作用，采用表面涂层改性方法，对3种氮化物涂层(TiN、TiAlN、TiCrN)在不同加载载荷(2~4 N)、加载速率(10~20 mm/ s)及加载时间(2~6 min)条件下的摩擦磨损性能进行了系统对比研究。结果表明:TiAlN涂层在磨损过程中可形成致密且稳定的氧化膜，显著提高了金属橡胶的耐磨性能。在4 N载荷条件下，TiAlN、TiCrN、无涂层、TiN涂层金属橡胶的平均磨损宽度分别为67.8、74.6、102.8、176.6 μm，其中TiAlN涂层相较无涂层样品的磨损宽度降低约34％，表现出最优的耐磨改性效果。进一步通过管道振动疲劳试验验证了TiAlN涂层金属橡胶在1、3、5 g激励条件下对管道具备良好的间接减摩与保护效果。本工作为航空发动机极端服役环境下金属橡胶材料的耐磨设计及其服役可靠性提升提供了理论依据与技术支持。
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水润滑条件下聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亚胺的摩擦学性能研究

侯志皓, 郭智威, 吴祖旻, 袁成清

2026, 59(4): 59-68. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0054

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为探究热塑性聚合物材料在水润滑轴承中的摩擦学性能，选取聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚醚酰亚胺(PEI)3种材料，在模拟卧式水轮机导轴承实际工况条件下开展整轴承台架试验。通过自主研发的高性能水润滑轴承综合试验台，在4 050 N载荷(比压为0.5 MPa)、255 r/ min转速(线速度为1.2 m/ s)条件下进行8 h正式试验，对热塑性聚合物材料水润滑轴承的摩擦学行为进行观测，系统监测摩擦系数、磨损量、表面形貌及摩擦界面温度变化，并揭示不同材料在水润滑条件下的磨损机制差异。结果表明:POM和PET表现出较优的摩擦学性能，其稳定后摩擦系数分别为0.110和0.109，质量损失率分别为1.31％和0.71％，摩擦界面温升分别为8.82 ℃和11.33 ℃；而PEI摩擦系数上升至0.300左右，质量损失率达4.68％，温升达21.21 ℃，磨损严重。表面形貌分析显示，POM和PET磨损较均匀，犁沟较浅，表面粗糙度Ra分别为5.7 μm和4.6 μm；PEI则出现明显犁沟和材料剥落，Ra为7.9 μm。结论表明，POM和PET在水润滑条件下具有更好的摩擦学性能，具备用于制备水润滑轴承的潜力。
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不同基材对HVAF喷涂WC-10Co-4Cr涂层海水环境摩擦腐蚀机制的影响

胡从荔, 王永欣, 李继承, 郁健浩, 杨磊, 西村一仁, 狄崇庆

2026, 59(4): 69-81. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0055

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为了探究WC-10Co-4Cr涂层对不同基体摩擦腐蚀性能的影响，采用高速空气燃料火焰喷涂(HVAF)技术在316不锈钢、40Cr钢和SKD61钢表面制备了WC-10Co-4Cr涂层，并系统研究了涂层的微观结构和物相组成。在此基础上，分别考察了不同基体上涂层的摩擦学与摩擦腐蚀行为，并分析其作用机制。结果表明，在干摩擦下，WC-10Co-4Cr涂层能显著提升基体在干摩擦下的耐磨性，使316不锈钢、40Cr钢和SKD61钢的磨损率分别降低90.91％、90.13％和53.52％，且涂层自身表现出优异的抗磨损性能。与干摩擦相比，海水环境中各涂层的摩擦系数降低，磨合期缩短；与相应基体相比，WC316、WC40、WC61涂层的摩擦系数分别降低28.94％、49.36％、47.20％，磨损率分别降低99.20％、97.74％、92.26％。在摩擦腐蚀过程中，WC-10Co-4Cr涂层在SKD61钢上表现出了最高的开路电位(EOCP)和最低的自腐蚀电流密度，说明材料的耐摩擦腐蚀性显著提升，这一现象归因于电解质在摩擦作用下渗入涂层/基体界面，渗入涂层缺陷，进而与基体发生电化学作用，形成原电池体系。不同基体的电化学特性使涂层在界面反应中可能表现为阴极或阳极，从而影响整体摩擦腐蚀行为。进一步拆解基体和涂层摩擦腐蚀过程中各个分量的损失，发现基体损伤以纯磨损(占比23％~63％)和腐蚀对磨损的协同作用(占比36％~76％)为主；涂层损伤中纯磨损(占比42％~50％)与腐蚀对磨损的协同作用(占比49％~57％)占比相当。在基体中，腐蚀环境对磨损过程的加速是材料损失的主要驱动力；而涂层因其自身优异的耐磨性，削弱了腐蚀对磨损的协同加剧效应，使损伤机制中“纯磨损”的比例相对上升，从而提升了在腐蚀环境下的耐久性。
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不同温度下YSZ-CaF₂涂层/ IC21摩擦磨损行为及机理研究

罗彦镔, 祝云龙, 靖建农, 李洪洋, 王权, 莫继良

2026, 59(4): 82-91. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0056

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为提升航空发动机运动部件在高温环境下的减摩耐磨性能，采用大气等离子喷涂技术制备了YSZ-CaF2高温自润滑耐磨涂层，并通过高温摩擦磨损试验台开展26、200、400、600、800 ℃温度条件下YSZ-CaF2涂层/IC21磨球的摩擦磨损试验，结合扫描电子显微镜、X射线衍射仪、白光干涉仪等表征分析涂层的磨损形貌、微观结构及摩擦性能，进而揭示YSZ-CaF2涂层/ IC21摩擦磨损行为随温度的演变规律及机理。结果表明:YSZ-CaF2涂层摩擦系数和磨损率随温度的升高呈先增后减的趋势；26 ℃升至400 ℃时，界面氧化生成Cr2O3和NiO硬质磨粒，且ZrO2耐磨相和CaF2润滑相含量减少，导致摩擦系数和磨损率分别升至0.211和4.3×10－4 mm3/(N•m)；400 ℃后，CaF2润滑作用增强，并与Cr2O3和NiO硬质磨粒反应生成的NiCr2O4润滑相协同，且ZrO2耐磨相含量增加，同时涂层表面持续软化，有效促进了连续致密摩擦膜的形成，使得摩擦系数和磨损率下降；在800 ℃时，涂层表面形成稳定且致密的复合润滑摩擦膜，摩擦系数和磨损率降至最低，分别为0.109和0.27×10－4 mm3/(N•m)，表现出优异的高温减摩耐磨性能。整体而言，YSZ-CaF2涂层在高温下通过“涂层软化-物相演变-润滑相生成-摩擦膜形成”的协同机制，实现了低摩擦与高耐磨的统一，为航空发动机关键运动部件在极端服役条件下的可靠运行提供了理论依据。
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退火处理对激光粉末床熔化316L不锈钢组织与耐磨损性能的影响

刘立静, 董屹盛, 程亮, 孙钰凯, 桂万元

2026, 59(4): 92-102. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0057

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为了改善激光粉末床熔化(LPBF)成形316L不锈钢的力学性能以及耐磨损性能，研究了退火处理对LPBF成形316L不锈钢的组织、力学性能及耐磨损性能的影响。结果表明:LPBF成形打印态试样中有明显的熔池边界，组织具有较强的取向性。在600 ℃×2 h退火后，熔池边界变得模糊。在900 ℃×2 h退火后，熔池边界基本消失，晶粒取向性明显下降。退火处理使得试样的显微硬度和屈服强度降低，延伸率升高；但是在抗拉强度方面，600 ℃退火态横向/纵向试样分别升高了3.91 MPa和3.21 MPa，900 ℃退火态试样横向/纵向试样分别降低了45.32 MPa和20.82 MPa。600 ℃退火态试样兼具良好的强度和塑性。此外，600 ℃退火态横向/纵向试样均表现出最好的耐磨损性能，打印态及600 ℃退火态试样的磨损形式都是以磨粒磨损和氧化磨损为主，而900 ℃退火态试样以磨粒磨损和黏着磨损为主。因此，采用600 ℃×2 h的退火处理，可以有效提升LPBF成形316L不锈钢的耐磨损性能。
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环境友好型天然防污剂及其防污机制的研究现状

晁燕荣, 廖秀芬, 戚鹏, 赖俊翔, 王鹏

2026, 59(4): 103-115. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0058

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海洋生物污损已成为海洋产业的全球性难题，污损生物会增加船舶航行阻力、堵塞管道、引发安全事故、导致海洋生物入侵、引起温室效应，造成一系列严重危害。防污涂层虽能有效防止污损生物附着，但传统涂层因含高毒性物质且聚合物降解速率不可控，存在显著生态风险。因此，低污染或无污染的环境友好型天然防污剂成为研究热点得到广泛关注。首先概述防污剂的基本作用机制，随后系统综述海洋无脊椎动物、海洋藻类、海洋微生物和陆生天然产物4大来源天然防污剂的研究进展，以期为防污技术研究人员开发新型绿色环保防污剂提供理论依据。
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无氰电镀金锡合金镀液组分的选择研究现状

陈锐, 叶永福, 于杰, 刘意春, 徐明丽

2026, 59(4): 116-126. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0059

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金锡合金电镀技术是一种在电子工业中广泛应用的表面处理技术，用于提高产品的导电性、可焊性、耐磨性和装饰性等。金锡合金电镀液的组成对镀层性能有着决定性的影响，其中金和锡的盐类作为主要的金属离子来源，配位剂、缓冲剂、整平剂和表面活性剂等添加剂则用于优化电镀过程和改善镀层质量。对无氰电镀金锡合金电镀液的组成及其作用的研究现状进行了分析和综述。
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高含CO₂油气田井下管道内腐蚀与防护研究进展

吴诗琪, 刘臻燃, 李玮, 刘利峰, 刘继凯, 黄明欣, 袁瑞霞

2026, 59(4): 127-139. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0060

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随着全球经济的发展，能源消耗持续增长，保障高含CO2油气田的安全高效开发，减缓井下管道的CO2腐蚀问题对于油气行业安全和国家能源安全具有战略性意义。综述了管道在高含CO2水相环境中的内腐蚀机理，总结归纳了不同影响因素对CO2腐蚀速率的影响规律，并介绍了抗CO2腐蚀的防护措施。重点讨论了有机涂层防护技术的研究现状和缺陷，并提出搭建更稳定的多维交联网络结构是提高有机涂层抗CO2腐蚀的有效方法。最后，展望了未来井下高含CO2管道内腐蚀与防护技术的发展方向，为实际工况下管道的有效防护措施提供技术借鉴。
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哈氏合金C-276在硫酸环境中的腐蚀及摩擦磨损行为研究

何梅洪, 孙建芳, 陈勇, 苏峰华, 贺石中

2026, 59(4): 140-148. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0061

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为探究哈氏合金C-276在硫酸工业腐蚀-摩擦耦合工况中的服役适用性，采用腐蚀失重测试、电化学测试及摩擦磨损测试，结合扫描电子显微镜与磨痕轮廓仪对磨痕微观形貌进行表征，系统研究了该合金在5％~60％(质量分数，下同)硫酸中的腐蚀及摩擦磨损行为。结果表明:硫酸浓度与温度通过调控合金表面钝化膜的稳定性主导腐蚀行为。在25~80 ℃，5％硫酸环境中，合金表面可形成致密稳定的钝化膜，展现出优异耐腐蚀性；25~40℃时20％硫酸中因钝化膜的破坏与修复失衡导致腐蚀最剧烈，80 ℃高温下60％硫酸中因钝化膜溶解引发腐蚀速率骤增。电化学测试显示，在25 ℃条件下，40％硫酸中合金的腐蚀电流密度最小(2.27×10－5 A/ cm2)，极化电阻最大(478 Ω•cm2)，耐蚀性最优。摩擦磨损性能方面，在25 ℃条件下，40％硫酸环境较大气环境合金的摩擦学特性显著优化:平均摩擦系数从~0.79降至~0.22，体积磨损率从~20.48×10－5 mm3/(N•m)降至~5.24×10－5 mm3/(N•m)，钝化膜的固体润滑与动态修复协同作用抑制了黏着磨损，使磨痕呈浅U形平整形貌，对磨球损伤显著减轻。哈氏合金C-276在25 ℃，40％硫酸工况下兼具优异耐蚀性与摩擦学性能，可为硫酸工业设备的选材与工况优化提供技术支撑。
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大气等离子喷涂Al₂O₃/AZ60热障涂层的高温抗氧化性能

姜印明, 马廉洁, 谭雁清, 孙晓童

2026, 59(4): 149-155. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0062

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采用大气等离子喷涂技术在钛合金TC4表面制备了Al2O3/ AZ60涂层和AZ60涂层。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征相组成与微观形貌，通过1 100 ℃等温氧化实验结果对比评估其高温抗氧化性能。结果表明:相较于单一AZ60涂层，Al2O3/ AZ60双陶瓷涂层内部具有更好的致密性；在1 100 ℃氧化过程中，Al2O3/ AZ60涂层的氧化增重始终小于AZ60涂层；Al2O3/ AZ60涂层的热生长氧化物(TGO)厚度小于AZ60涂层的厚度。此外，AZ60涂层在氧化过程中发生了t→m相变，而Al2O3/ AZ60涂层则保持了良好的相稳定性。其原因是，高温下形成的连续致密氧化膜，有效阻挡了外界氧向涂层内部的扩散，同时，Al2O3涂层在喷涂过程中填充了内部孔隙，提高了涂层的致密性，从而使Al2O3/ AZ60涂层在长期高温环境下展现了较好的涂层高温抗氧化能力。
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拉应力对CT90连续管缆氢致开裂敏感性的影响研究

韩耀图, 张扬, 徐涛, 王通, 戴金明, 陈慕凡, 李海, 柳伟

2026, 59(4): 156-164. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0063

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为研究拉应力对CT90连续管缆氢致开裂敏感性的影响，为其在含硫化氢井下服役失效防控提供依据，在CT90连续管缆钢管上沿焊缝轴向取样，采用电化学充氢方法模拟硫化氢环境中氢原子的渗入行为，并结合4点弯曲加载方式对试样施加不同拉应力(0σs、0.5σs和1.0σs)，探究拉应力作用下CT90连续管缆裂纹萌生与扩展规律。通过有限元计算分析获得试样表面应力分布特征，利用扫描电子显微镜表征裂纹形貌，并结合氢氧化电流曲线定量分析试样氢含量。结果表明:0σs和0.5σs条件下充氢168 h后，试样仅在焊缝区形成少量环向裂纹，裂纹较短且窄，未发生断裂；而在1.0σs条件下，试样在充氢18 h后发生环向贯穿断裂，裂纹由焊缝区扩展至母材区，裂纹数量较0.5σs略有减少，长度略有增加，宽度显著增大。不同拉应力水平下试样充氢18 h后，0σs、0.5σs和1.0σs应力条件下的试样中氢含量分别为2.84、2.83和2.94 μg/ g，0σs和0.5σs应力条件下未观察到裂纹，而1.0σs应力条件下的试样发生断裂。CT90连续管缆焊缝区存在晶粒粗大的魏氏组织，易成为氢聚集位置，是引发CT90试样氢致开裂的主要材料因素。在低拉应力、高氢含量条件下，试样表面仅出现环向裂纹，未发生贯穿断裂；在高拉应力、低氢含量条件下，拉应力显著促进裂纹扩展并导致试样快速环向断裂。拉应力对CT90连续管缆氢致裂纹的形成和扩展具有显著促进作用。
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催化剂配比对渗铬氮化Cr₂N涂层微观结构和耐磨性能的影响研究

刘林涛, 郭树炜, 何飞

2026, 59(4): 165-175. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0064

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为改善第四代钠冷快堆中316H不锈钢关键运动部件耐磨性不足的问题，采用“渗铬氮化”复合处理技术在其表面制备以Cr2N为主相的耐磨涂层。系统研究了渗铬剂中催化剂配比(NH4I与NaF的比例分别为1∶3、1∶1与3∶1)对涂层微观结构和耐磨性能的调控规律。通过热场发射扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验及三维形貌分析等方法的系统表征表明，催化剂配比是调控涂层生长动力学与微观结构的关键。提高NH4I比例可显著促进涂层增厚(厚度从110.7 μm增至133.5 μm)，但导致组织结构趋于疏松多孔；而采用高NaF比例(NH4I∶NaF＝1∶3)的配方，虽所得涂层厚度适中，却能形成致密均匀的微观结构，并展现出最优的综合摩擦学性能，其平均摩擦系数为0.56，磨损率低至1.29×10－4 mm3/(N•m)，耐磨性较基体提升约5倍。本研究揭示了通过调控催化剂配比可控制涂层生长动力学与微观结构、从而优化其耐磨性能的完整规律，为面向第四代核反应堆等苛刻环境的高性能耐磨涂层的可控制备提供了重要的新思路与工艺依据。
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电冲击处理对航发M50轴承钢耐腐蚀性能的影响研究

颜家森, 周雪, 阚悦铭, 王自成, 邱冬生, 王丰

2026, 59(4): 176-184. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2026.0065

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为进一步提升航发轴承耐腐蚀性能和推进创新技术方法应用，通过施加不同电流参数的电冲击处理并开展化学腐蚀与电化学腐蚀实验，对腐蚀后的试样表面进行腐蚀行为表征，研究了电冲击处理对航发M50轴承钢耐腐蚀性能的影响，并结合电冲击作用下位错与应力的演变规律，揭示了航发M50轴承钢耐腐蚀性能提升的内在机制。实验结果表明，经电冲击处理后，M50钢的腐蚀面积有所减小，腐蚀速率有所降低，腐蚀坑深度变浅且腐蚀表面氧化物含量减少，表明其耐腐蚀性能得到提升，这主要是由于电冲击处理能够显著降低轴承钢碳化物周围的位错缠结与微观应力集中，从而减少表层局部原电池腐蚀以及腐蚀开裂倾向。

创刊时间：1960年
刊期：月刊
ISSN：1001-1560
CN：42-1215/TB

主管：中国机械工业联合会
主办：武汉材料保护研究所有限公司
主编：雷明凯
编辑部电话：027-83641679
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