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AlWCrNiMo高熵涂层的阻扩散性能研究

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表面技术 2025年第2期54卷 127-136页

作者：张浩李小亚王禄越苏一凡唐鹏任耀黄宏军石倩沈阳工业大学沈阳110870 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510651 广东省科学院新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651 空军装备部驻株洲地区军事代表室湖南株洲412002

目的解决NiAlHf涂层和镍基高温合金元素互扩散造成的抗氧化性能衰减问题。方法采用磁控溅射技术在NiAlHf涂层与镍基高温合金N5之间沉积一层AlWCrNiMo高熵涂层作为扩散阻挡层,通过静态高温氧化测试和表征分析来评估涂层性能。结果AlWCrN... 详细信息

目的解决NiAlHf涂层和镍基高温合金元素互扩散造成的抗氧化性能衰减问题。方法采用磁控溅射技术在NiAlHf涂层与镍基高温合金N5之间沉积一层AlWCrNiMo高熵涂层作为扩散阻挡层,通过静态高温氧化测试和表征分析来评估涂层性能。结果AlWCrNiMo具有单一的面心立方晶体结构,结构致密且与N5基体、NiAlHf面层结合良好。在1100℃恒温氧化25 h后,无扩散障试样(NN)出现了连续的γ'-Ni3Al贫铝区,而有扩散障试样(NAN)的扩散阻挡层较好地抑制了这种扩散现象。NAN试样的互扩散区+二次反应区(IDZ+SRZ)宽度为19.2μm,远小于NN试样的30μm。然而随着氧化时间的延长,NAN试样的阻挡性能发生衰减。50 h之后NAN试样的二次反应区(SRZ)宽度大于NN试样;100 h后扩散障被逐渐消耗变薄,200 h时彻底分解。结论1100℃恒温氧化25 h后,AlWCrNiMo高熵扩散障明显减缓了元素扩散,氧化50 h后,高熵合金中分解的W和Mo元素在一定程度上促进了TCP相的析出。在氧化初期,NAN试样优先实现了暂态氧化铝到稳态氧化铝的转变,为基体提供了良好的保护,其增重明显小于单一NN试样。

关键词：抗高温氧化涂层 AlWCrNiMo高熵涂层阻扩散行为抗氧化性能氧化增重元素互扩散

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冷喷涂CoNiCrAlY涂层的高温硬度及摩擦磨损性能研究

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热加工工艺 2025年第2期54卷 22-27页

作者：孙训东孙文黄继波黄仁忠郑志刚江柱中云海涛汪云程华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510006 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 中国航发南方工业公司湖南株洲412002

研究冷喷涂制备的CoNiCrAlY涂层的显微组织以及高温条件下涂层的硬度和摩檫学性能。采用高压冷喷涂技术,使用氦气制备了CoNiCrAlY涂层,并在1080℃真空环境下热处理4 h。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对真空热处理前后涂层组织结构及... 详细信息

研究冷喷涂制备的CoNiCrAlY涂层的显微组织以及高温条件下涂层的硬度和摩檫学性能。采用高压冷喷涂技术,使用氦气制备了CoNiCrAlY涂层,并在1080℃真空环境下热处理4 h。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对真空热处理前后涂层组织结构及孔隙率进行了表征。分析了热处理后涂层的高温硬度和高温摩檫学性能。结果表明:冷喷涂可制备界面结合良好、组织致密的CoNiCrAlY涂层,涂层孔隙率约为0.3%,硬度约为600 HV0.3;真空扩散热处理可以有效降低涂层的孔隙率和显微硬度;随着测试温度的升高(800、900和1000℃),涂层的显微硬度逐渐降低;随着测试温度的升高,涂层的摩擦系数与磨损率也逐渐降低。因此,该涂层具有良好的高温耐磨性。

关键词：高压冷喷涂 CoNiCrAlY涂层显微组织高温硬度高温摩擦磨损

HiPIMS制备Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层对DLC薄膜结构及性能的影响

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表面技术 2025年第1期54卷 62-73页

作者：滑利强苏峰华李吉林松盛华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510650 福建联合石油化工有限公司福建泉州362800

目的探究高功率脉冲磁控溅射功率制备Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层对DLC薄膜性能的影响,以制备具有优良结合强度、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能的DLC薄膜。方法利用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和直流磁控溅射(DCMS)在304不锈钢和YG6硬质合金... 详细信息

目的探究高功率脉冲磁控溅射功率制备Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层对DLC薄膜性能的影响,以制备具有优良结合强度、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能的DLC薄膜。方法利用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和直流磁控溅射(DCMS)在304不锈钢和YG6硬质合金表面制备具有Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层的DLC薄膜,研究不同HiPIMS电源功率下制备的Cr/Cr_(x)C_(y)过渡层对DLC薄膜的结构和性能的影响。采用SEM、AFM对薄膜的表面、截面形貌进行观察。利用UMT-Tribolab摩擦磨损划痕实验机测试薄膜的膜基结合强度和摩擦磨损性能,利用光学显微镜观察划痕,并测算结合力,分析磨损机制。利用电化学工作站对制备的DLC薄膜进行耐腐蚀试验。结果随着HiPIMS电源功率的提升,Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层的厚度随之增加,最厚为200 nm,薄膜的表面粗糙度随之下降,由对照组S1的4.69 nm降至S5的1.15 nm。薄膜的纳米硬度出现逐渐升高的现象,由S1的18.76 GPa升至S5的23.77 GPa。薄膜的膜基结合力表现出先减小后增大的趋势,S5组样品的膜基结合力最大,为22.19 N。薄膜的摩擦因数随着HiPIMS功率的升高而降低,最低为S5组的0.0322,对应薄膜的磨损率为4.2×10^(−7)mm^(3)/(N·m)。电化学试验结果表明,当HiPIMS电源功率为2.4 kW时,所制备的DLC薄膜具有最低的腐蚀电流密度和最高的界面电荷转移电阻,其耐腐蚀性能最优。结论利用高功率脉冲磁控溅射技术制备DLC薄膜的Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层可以有效提高薄膜的表面质量,提高薄膜的膜基结合力,降低薄膜的残余应力,同时降低薄膜的摩擦因数,提高薄膜的耐磨性。采用HiPIMS制备的Cr/Cr_(x)C_(y)梯度过渡层DLC薄膜具有较低的腐蚀电流密度和较高的界面电荷转移电阻,其耐腐蚀性能得到提升。

关键词： HiPIMS DLC薄膜摩擦学性能过渡层耐磨性耐腐蚀性能

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水稻落粒性研究进展

中国农业科学 2025年第1期58卷 1-9页

作者：吕树伟唐璇李晨广东省农业科学院水稻研究所/广东省水稻科学技术重点实验室/广东省水稻工程实验室

落粒性是限制水稻产量的重要因素之一，培育落粒性适中的水稻新品种是全球水稻育种面临的重要挑战。水稻作为我国最重要的粮食作物之一，为国家粮食安全提供了重要保障。落粒性是水稻驯化过程中最重要的性状之一，离层是控制水稻落粒性... 详细信息

落粒性是限制水稻产量的重要因素之一，培育落粒性适中的水稻新品种是全球水稻育种面临的重要挑战。水稻作为我国最重要的粮食作物之一，为国家粮食安全提供了重要保障。落粒性是水稻驯化过程中最重要的性状之一，离层是控制水稻落粒性的重要部位。与野生稻相比，栽培稻的离层发育不完整，导致其落粒性降低。落粒性不仅会影响粮食产量，同时也影响其对机械化收割的适应性。因此，培育落粒性适中的水稻新品种成为解决这一问题的主要方法。在生产上，为了培育落粒性适中的水稻品种，需要对重要落粒基因进行挖掘与利用，并将其导入优良水稻品种中进行遗传改良，从而获得适应于机械化收割的水稻新品种。前人通过图位克隆等方法克隆了多个落粒基因，如SH4/SHA1、qSH1、OsSh1/ObSH3等，并对其功能机制进行了解析。同时，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术、γ射线诱变技术和基因导入等方法，成功创制了一批落粒性适中的水稻新材料。落粒性对粮食产量和水稻的收获方式有重要影响。本文从水稻落粒性的鉴定方法、生理基础、落粒性基因的克隆，以及落粒性遗传调控网络等方面进行了综述，同时，提出通过在优异的水稻种质资源中对落粒基因进行利用，为探索水稻落粒性的遗传机制和选育适用于水稻机械化收获的水稻新品种提供参考。

关键词：水稻落粒基因克隆遗传机制产量

HiPIMS频率对弧辉复合沉积TiZrN/TiN纳米多层膜微观结构和性能的影响

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中国表面工程 2025年

作者：魏永强张晓晓张华森顾艳阳杨佳乐蒋志强韦春贝钟素娟郑州航空工业管理学院机械工程学院广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室郑州机械研究所有限公司

随着先进制造业的快速发展，单元单层氮化物涂层刀具很难满足苛刻工况条件下的高性能要求，通过设计多层结构，可以提高基体材料的硬度、耐摩擦磨损和耐腐蚀等综合性能，提高关键零部件的使用寿命。本文采用电弧离子镀（Arc ion plating... 详细信息

随着先进制造业的快速发展，单元单层氮化物涂层刀具很难满足苛刻工况条件下的高性能要求，通过设计多层结构，可以提高基体材料的硬度、耐摩擦磨损和耐腐蚀等综合性能，提高关键零部件的使用寿命。本文采用电弧离子镀（Arc ion plating， AIP）和高功率脉冲磁控溅射（High power impulse magnetron sputtering， HiPIMS）复合技术，通过调控HiPIMS频率在M2高速钢基体和单晶Si片上沉积TiZrN/TiN纳米多层膜，探究HiPIMS频率对TiZrN/TiN纳米多层膜微观结构和性能的影响规律。研究发现，HiPIMS频率的增加有助于改善TiZrN/TiN纳米多层薄膜表面质量，降低薄膜表面大颗粒数量，TiZrN/TiN纳米多层薄膜厚度呈先增大后减小趋势。不同HiPIMS频率下制备的TiZrN/TiN纳米多层薄膜均以（220）晶面为择优取向，平均晶粒尺寸在4.01 nm～5.31 nm之间，膜基结合力等级均为HF1级，硬度均在30 GPa以上，稳定摩擦系数在0.79左右。在HiPIMS频率为600 Hz时，平均晶粒尺寸降低到最小4.01 nm。当HiPIMS频率为800 Hz时，硬度达到最大46.28 GPa，磨损率最小，为1.46×10-8mm3·N-1·mm-1，此时薄膜的耐磨损性能较好。当HiPIMS频率为1000 Hz时，自腐蚀电位升高到最大-0.39 V（vs SCE），自腐蚀电流密度降低到最小0.731 μA/cm2，薄膜耐腐蚀性能最强，腐蚀速率最低。纳米多层结构提升TiZrN/TiN薄纳米多层薄膜的硬度、摩擦磨损和耐腐蚀性能，为薄膜工艺优化提供了试验依据和技术支撑，具有良好的应用前景。

关键词：电弧离子镀高功率脉冲磁控溅射技术 HiPIMS频率 TiZrN/TiN纳米多层膜硬度耐蚀性

激光沉积修复GH738/K417G合金时效热处理组织性能分析

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材料导报 2025年第3期39卷 214-219页

作者：卞宏友柳金生刘伟军张广泰姚佳彬邢飞沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 辽宁省激光表面工程技术重点实验室沈阳110870

采用GH738粉末对K417G合金基体进行激光沉积修复试验,研究了时效热处理温度对激光沉积修复GH738/K417G合金组织性能的影响。研究表明:沉积态与热处理态修复区组织均以外延生长的柱状枝晶为主,枝晶尺寸随时效温度的升高而增大,热处理态... 详细信息

采用GH738粉末对K417G合金基体进行激光沉积修复试验,研究了时效热处理温度对激光沉积修复GH738/K417G合金组织性能的影响。研究表明:沉积态与热处理态修复区组织均以外延生长的柱状枝晶为主,枝晶尺寸随时效温度的升高而增大,热处理态修复区顶部形成了明显的等轴晶晶界。热处理后修复区中γ′相尺寸与M_(23)C_(6)型碳化物的连续程度均随时效温度的升高而增大。当一级时效温度达到880℃时,γ′相平均尺寸显著增大,晶界处细小的M_(23)C_(6)型块状碳化物连续析出,并有向包膜状转变的趋势。与沉积态相比,热处理态修复区显微硬度显著提高,且高于基体硬度;摩擦系数远低于沉积态修复区的摩擦系数,磨损机理主要为轻微的磨粒磨损和氧化磨损。

关键词：激光技术 GH738合金 K417G合金激光沉积修复显微组织摩擦磨损性能时效热处理

微纳电子器件在疾病微创诊断与治疗中的研究进展

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科学通报 2025年第2期70卷 205-222页

作者：黄爽陈家宜黄新烁贺梦怡刘铮杰姚传捷徐兴元刘静蒋乐伦陈惠琄谢曦广东省传感技术和生物医学仪器重点实验室中山大学生物医学工程学院深圳518107 光电材料与技术国家重点实验室广东省显示材料与技术重点实验室中山大学电子与信息工程学院广州510006 中山大学附属第一医院广州510080

随着微纳加工技术和新材料工艺的不断创新,应用于疾病诊断和治疗的电子器件呈现出小型化、柔性化和多功能化的发展趋势.在医学诊断和治疗领域,微创电子器件发挥着越来越重要的作用.微创诊断电子器件提供了靶向引导、手术监控和连续性诊... 详细信息

随着微纳加工技术和新材料工艺的不断创新,应用于疾病诊断和治疗的电子器件呈现出小型化、柔性化和多功能化的发展趋势.在医学诊断和治疗领域,微创电子器件发挥着越来越重要的作用.微创诊断电子器件提供了靶向引导、手术监控和连续性诊断等功能,为组织病变的原位诊断提供了有效手段.微创治疗电子器件通过个性化调控的方式,为疾病治疗提供了多种选择,显著降低了患者的生理损伤和术后风险,提高了患者的康复速度.本文综述了应用于组织病变微创诊断与治疗的微纳电子器件的类型、特征及其设计思路,并从生化诊疗和物理诊疗技术的角度对其进行技术分析.最后,讨论了目前微纳电子器件在疾病微创诊断和治疗应用中面临的挑战与机遇.

关键词：微纳电子器件微纳加工技术可穿戴器件微创技术诊断与治疗

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不锈钢在乙醇燃烧气氛环境中的腐蚀行为研究

中国腐蚀与防护学报 2025年第1期45卷 237-243页

作者：谢冬柏赖天汤智杰多树旺邓时潍坊科技学院山东省农机装备用材料工程高校特色实验室寿光262700 江西科技师范大学江西省材料表面工程重点实验室南昌330013 新疆警察学院刑事技术系乌鲁木齐830011

本文使用自研的火灾环境模拟系统模拟了乙醇助燃剂的火场现场环境,研究了304不锈钢在热空气和乙醇助燃剂燃烧气氛中600~800 ℃时,表面氧化产物的变化及其氧化行为特征。通过对比分析试样在乙醇燃烧气氛和空气中的氧化动力学、氧化层的... 详细信息

本文使用自研的火灾环境模拟系统模拟了乙醇助燃剂的火场现场环境,研究了304不锈钢在热空气和乙醇助燃剂燃烧气氛中600~800 ℃时,表面氧化产物的变化及其氧化行为特征。通过对比分析试样在乙醇燃烧气氛和空气中的氧化动力学、氧化层的相结构、成分组成及氧化产物的形貌特征,澄清304不锈钢在火场乙醇助燃剂燃烧环境中的氧化物生长规律及热失效行为。结果表明,乙醇燃烧气氛改变了不锈钢氧化模式,使其表面无法形成连续的保护性氧化膜,发生灾难性氧化,表面氧化层是由岛状的Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)构成。乙醇助燃剂燃烧所形成的氧化性气氛和湍流会加速不锈钢中Cr的消耗,从而使表面发生灾难性氧化导致氧化层剥落,火场中温度的升高也能加速氧化腐蚀的进行。根据这些氧化特征有助于判断火场中是否有助燃剂成分存在。

关键词：火灾调查乙醇助燃剂模拟燃烧氧化

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振荡磁场驱动亚铁磁畴壁动力学研究

物理学报 2025年第3期74卷 222-229页

作者：赵晨蕊杨倩倩焦距唐政华秦明辉湘南学院物理与电子电气工程学院微电子与光电子技术湖南省高校重点实验室郴州423000 华南师范大学华南先进光电子研究院广东省量子调控工程与材料重点实验室广州510006

亚铁磁材料在角动量补偿点附近具有类比于反铁磁的超快动力学,且存在非零净自旋密度,其磁结构可以被传统磁性手段探测和调控,有望应用于新一代高性能自旋电子器件.有效调控亚铁磁畴壁动力学是当前自旋电子学领域的重要课题.本工作使用... 详细信息

亚铁磁材料在角动量补偿点附近具有类比于反铁磁的超快动力学,且存在非零净自旋密度,其磁结构可以被传统磁性手段探测和调控,有望应用于新一代高性能自旋电子器件.有效调控亚铁磁畴壁动力学是当前自旋电子学领域的重要课题.本工作使用微磁学模拟研究了正弦波和方波振荡磁场驱动亚铁磁畴壁,从理论上揭示不同的振荡磁场会诱导出不同方式的畴壁运动.研究表明,具有非零净自旋角动量的畴壁面随振荡磁场振荡,正弦波磁场驱动亚铁磁畴壁的位移随时间单调增加,而方波磁场驱动畴壁位移随时间曲折增大.本工作系统探讨了亚铁磁畴壁速度与外部磁场和材料内部参数的关联,表明了同强度下的正弦波磁场具有更高的驱动效率,并揭示了相关物理机制,可以为未来的实验和自旋器件设计提供参考.

关键词：畴壁动力学自旋电子学振荡磁场亚铁磁体

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