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铁基非晶涂层的研究现状及应用

中国表面工程 2025年

作者：胡明超赵运才王慧鹏黄艳斐邢志国朱合法郭伟玲王海斗江西理工大学机电工程学院陆军装甲兵学院再制造技术国家重点实验室上海大学材料科学与工程学院陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心

铁基非晶合金以其优异力学性能、软磁性能和耐磨耐腐蚀性能，被广大研究学者所关注。但铁基非晶合金块体材料的室温脆性及尺寸限制严重影响其在表面防护中的应用，而铁基非晶涂层在突破非晶合金块体材料的室温脆性及尺寸限制的基础上还... 详细信息

铁基非晶合金以其优异力学性能、软磁性能和耐磨耐腐蚀性能，被广大研究学者所关注。但铁基非晶合金块体材料的室温脆性及尺寸限制严重影响其在表面防护中的应用，而铁基非晶涂层在突破非晶合金块体材料的室温脆性及尺寸限制的基础上还保持了其高硬度，高耐磨耐腐蚀性能的特点，使其能出色地运用于零件的表面防护，因此针对铁基非晶涂层的研究现状进行系统地总结。主要从铁基非晶涂层材料、涂层制备技术、涂层耐磨耐腐蚀性能以及实际应用四方面综合论述了近年来铁基非晶涂层的研究进展。结果表明：铁基非晶涂层材料中“Fe-ETM-LTM-M”型的铁基非晶合金粉末的玻璃形成能力最高，雾化法制备出的铁基非晶合金粉末最适用于非晶涂层制备；热喷涂技术制备出的涂层成分均匀，结构致密；激光熔覆技术制备出的涂层能与基体形成冶金结合，结合强度高。因此热喷涂技术和激光熔覆技术成为制备铁基非晶涂层最常用的两种技术，并且都可通过相应的技术调整或添加辅助场手段使制备出的铁基非晶涂层性能更佳；在制备涂层过程中，调配元素组成、增强相的加入和预/后处理都可以为铁基非晶涂层的耐磨耐腐蚀性能的改善做出贡献，扩大了其在复杂工况中的应用前景；铁基非晶涂层通过科研技术人员的性能调控，已在军事、核工业、电力材料防护等方面发挥关键作用。从上述四个不同的角度阐述了铁基非晶涂层的性能提升以及实际应用现状，以期为广大铁基非晶涂层开发的科研技术人员提供参考。

关键词：铁基非晶涂层热喷涂激光熔覆耐磨性能耐腐蚀性能

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激光熔覆难熔高熵合金涂层研究进展

金属学报 2025年第1期61卷 59-76页

作者：夏兴川张恩宽丁俭王玉江刘永长河北工业大学材料科学与工程学院天津300401 中国人民解放军陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 天津大学材料科学与工程学院天津300072

难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金,具有优异的高温力学、高温抗氧化、摩擦磨损、耐腐蚀和抗辐照等综合性能,有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术,目前制备的高熔点难... 详细信息

难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金,具有优异的高温力学、高温抗氧化、摩擦磨损、耐腐蚀和抗辐照等综合性能,有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术,目前制备的高熔点难熔高熵合金存在成型尺寸较小、元素偏析严重以及密度大等问题,极大地限制了难熔高熵合金的发展和应用。激光增材成形技术以高能量密度激光束为加热源,通过计算机辅助设计与控制实现金属材料“离散-堆积”成形过程,为突破难熔高熵合金的研究瓶颈提供了一条行之有效的途径。本文综述了近几年采用激光熔覆技术制备的难熔高熵合金涂层(RHEACs)的加工特性、显微结构和性能特点。重点讨论了合金成分、加工工艺对难熔高熵合金涂层相组成,显微形貌,显微硬度,以及耐磨损、耐腐蚀和抗氧化性能的影响,指出目前激光熔覆难熔高熵合金的研究现状、不足和挑战,并对其未来的发展趋势进行了展望。

关键词：难熔高熵合金激光熔覆显微结构综合性能

基底偏压对电弧/磁控复合技术制备CrAlN耐磨涂层性能的影响规律

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工程科学学报 2025年第2期47卷 296-306页

作者：牛晓燕刘明泽董国强王玉江田浩亮河北大学土木工程检测与评估技术创新中心保定071002 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室北京100095

利用中频磁控溅射与电弧离子镀复合沉积技术在不锈钢基体上沉积CrAlN涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、纳米压痕测试、划痕测试以及摩擦磨损试验等手段,系统地研究了基底偏压对CrAlN涂层微观形貌、力学性能及... 详细信息

利用中频磁控溅射与电弧离子镀复合沉积技术在不锈钢基体上沉积CrAlN涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、纳米压痕测试、划痕测试以及摩擦磨损试验等手段,系统地研究了基底偏压对CrAlN涂层微观形貌、力学性能及摩擦磨损性能的影响.随着基底偏压的增大,涂层表面经历了由较为粗糙的孔洞、大颗粒向平滑的形态演变.在-30 V基底偏压下(绝对值表示大小)制备的涂层表现出多个强衍射峰;-60 V偏压下,涂层沿(200)晶面方向择优生长.过高的基底偏压(-150 V)加剧了沉积过程中的二次溅射效应,导致涂层沉积速率降低,并出现晶格松弛和重结晶现象.此外,随着基底偏压的增加,涂层的硬度和弹性模量均呈先增加后减少趋势.在-60 V基底偏压下,涂层表现出较低的磨损率,而较高偏压下的涂层磨损机制转变为严重的磨粒磨损,涂层磨损严重.通过调控基底偏压,可以有效优化CrAlN涂层的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能.在-60 V基底偏压下制备的CrAlN涂层展现出优异的力学性能和耐磨性,为实际应用中提升涂层性能提供了重要的理论和实验依据.

关键词：电弧/磁控复合沉积技术 CrAlN涂层基底偏压微观结构力学性能摩擦学性能

超声冲击对激光熔覆铁基涂层表面完整性及耐腐蚀性研究

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中国表面工程 2025年

作者：王新生郑阳柳建蔡志海杜娴王海斗郑州轻工业大学河南省机械装备智能制造重点实验室陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心

45CrNiMoVA高强钢具备高强度、高淬透性、高比强度和优异的抗疲劳性能，常用于装甲车辆扭杆悬挂系统以及航空航天工业系统。为解决45CrNiMoVA高强钢在腐蚀环境下的应力腐蚀问题，采用自制铁基合金粉末在高强钢表面进行激光熔覆，并对涂... 详细信息

45CrNiMoVA高强钢具备高强度、高淬透性、高比强度和优异的抗疲劳性能，常用于装甲车辆扭杆悬挂系统以及航空航天工业系统。为解决45CrNiMoVA高强钢在腐蚀环境下的应力腐蚀问题，采用自制铁基合金粉末在高强钢表面进行激光熔覆，并对涂层进行超声冲击强化处理，分析超声冲击前后涂层的表面完整性及耐腐蚀性。结果表明，超声冲击处理后，涂层表面粗糙度由12.76 μm降至2.05 μm，降低了83.93%。表层形成约15 μm细晶层，层内晶粒出现破碎、压缩及拉长，并沿加工方向上展现出塑性流动，晶粒致密程度增加，涂层亚表面和内部未见明显的晶粒变化。涂层残余应力由拉应力（97 MPa）转变为压应力（-200 MPa），最大残余压应力（-200 MPa）出现在表层。顶部硬度最大值由772HV0.1增至889HV0.1，表层下100 μm范围内硬度显著提升。涂层表面较低的粗糙度、细化的晶粒、加工硬化和残余压应力的存在阻碍了腐蚀离子的渗入，涂层自腐蚀电位正移130 mV，腐蚀电流密度下降56.48%。经超声冲击强化后的激光熔覆涂层在3.5%NaCl溶液中具有较好的耐电化学腐蚀性。本研究克服了硬质涂层表面强化困难，为超声冲击技术在高硬度涂层中的应用提供参考和借鉴。

关键词：激光熔覆超声冲击表面完整性耐腐蚀性

一种基于粒子滤波的水声连续波信号检测前跟踪算法

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控制与决策 2025年第1期40卷 111-118页

作者：岳洋郑翠娥孙大军徐健哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学海洋信息获取与安全工信部重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

针对水声双扩展信道背景下的连续波信号跟踪问题,提出一种基于粒子滤波的检测前跟踪算法,重点提升临近多径信号干扰下的弱信号跟踪性能.首先,提出一种利用临近信号预测状态来描述多径信号干扰的似然函数;其次,在量测空间中引入速度量测... 详细信息

针对水声双扩展信道背景下的连续波信号跟踪问题,提出一种基于粒子滤波的检测前跟踪算法,重点提升临近多径信号干扰下的弱信号跟踪性能.首先,提出一种利用临近信号预测状态来描述多径信号干扰的似然函数;其次,在量测空间中引入速度量测集,推导速度-相关包络联合似然函数解析式,并以此构建多量测输入的信号检测前跟踪模型,最终获得稳健的信号参数跟踪结果.数值仿真与水池实验结果表明,在典型的水声时变双扩展信道下,所提出算法具有更优的多径信号检测及跟踪性能.

关键词：连续波信号水声双扩展信道粒子滤波弱信号跟踪检测前跟踪

Z型多反腔增强拉曼光谱变压器故障特征气体检测方法

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光子学报 2025年第1期54卷 85-92页

作者：王畅鼎王品一汤子杰陈伟根输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学电气工程学院) 重庆400044

拉曼光谱法相比于传统气体检测方法具有高选择性、无损检测、可实时检测等优势。然而,气体的拉曼散射截面积极小,微量气体的拉曼散射强度弱,导致拉曼光谱法气体检测的灵敏度较低。基于此提出Z型折叠多反腔增强拉曼光谱检测技术,通过建... 详细信息

拉曼光谱法相比于传统气体检测方法具有高选择性、无损检测、可实时检测等优势。然而,气体的拉曼散射截面积极小,微量气体的拉曼散射强度弱,导致拉曼光谱法气体检测的灵敏度较低。基于此提出Z型折叠多反腔增强拉曼光谱检测技术,通过建立拉曼信号强度与多反腔内激光反射次数的数学关系,获取了多反腔内光束最优数。通过腔内参数设计,实现了144个腔内光束,这些光束在腔内完成2次循环,大大延长了激光与气体的相互作用长度,提高了气体的拉曼信号强度。基于搭建的Z型折叠多反腔增强拉曼光谱检测平台实现了变压器主要故障特征气体的高灵敏检测,基于确定的特征峰建立了气体浓度与拉曼谱峰强度之间的高拟合度定量分析模型,各气体最低检出限优于国际电工委员会标准。该方法将为变压器故障特征气体的高灵敏检测提供新的有效途径。

关键词：拉曼光谱变压器故障特征气体 Z型折叠多反腔增强高灵敏检测

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中国路域农田土壤多环芳烃污染特征和风险评价

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环境科学 2025年第2期46卷 1076-1088页

作者：赵冰帅吴怡霏李素鑫欧阳秋孙兴牟英高晓蓉大连理工大学生物工程学院智能生物制造教育部重点实验室大连116024

随着交通日益发达和机动车保有量跃升,公路沿线农田土壤多环芳烃(PAHs)污染问题不容忽视.通过搜集近16 a来我国各地路域农田土壤污染的研究数据,对PAHs的整体污染水平、组成特征、主要来源、地域分布以及生态健康风险进行了系统分析.结... 详细信息

随着交通日益发达和机动车保有量跃升,公路沿线农田土壤多环芳烃(PAHs)污染问题不容忽视.通过搜集近16 a来我国各地路域农田土壤污染的研究数据,对PAHs的整体污染水平、组成特征、主要来源、地域分布以及生态健康风险进行了系统分析.结果表明,我国路域农田土壤ω(∑_(16)PAHs)在86.40~3 568.00μg·kg^(-1)范围内,中位值为490.15μg·kg^(-1);PAHs各单体含量(以中位值计)在5.55~47.39μg·kg^(-1)范围内,其中菲的含量最高;PAHs组成以中高环(4~6环)为主,占总PAHs的56.81%,多数省份处于“轻度污染”甚至更高的污染程度.全国范围内PAHs的空间分布差异明显,污染程度从高到低依次为东北和西北地区、中部和东南沿海地区、西南地区.源解析结果表明,路域农田土壤中PAHs污染主要来自石油和天然气等燃料的混合燃烧源,污染程度与当地的石油、煤炭储量之间存在较强的正相关性.通过风险商值法、毒性当量法和健康风险评估模型这3种不同的评价方法对PAHs污染情况进行了生态和健康风险综合分析,结果显示出我国整体路域农田土壤的PAHs生态风险处于中度污染水平,而健康风险较为乐观.

关键词：多环芳烃(PAHs) 路域农田土壤污染特征空间分布风险评价

采用UHPC连接的插槽式预制拼装桥墩抗震性能试验研究

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振动与冲击 2025年第2期44卷 210-220页

作者：李立峰赵智唐嘉豪王柠湖南大学土木工程学院长沙410082 风工程与桥梁工程湖南省重点实验室长沙410082

利用超高性能混凝土(ultra high performance concrete, UHPC)材料特性,提出一种针对预制拼装桥墩的重力灌浆构造,即采用UHPC灌浆并依靠立柱自身重力完成拼接的插槽式连接构造。为研究该形式桥墩的抗震性能,设计完成了三个桥墩的拟静力... 详细信息

利用超高性能混凝土(ultra high performance concrete, UHPC)材料特性,提出一种针对预制拼装桥墩的重力灌浆构造,即采用UHPC灌浆并依靠立柱自身重力完成拼接的插槽式连接构造。为研究该形式桥墩的抗震性能,设计完成了三个桥墩的拟静力试验,分别为整体现浇墩Z1、新型插槽式连接墩P1及现有“I型”连接墩P2,并采用OpenSees有限元软件做模拟分析,与试验结果对比分析。结果表明:三个桥墩的破坏形式一致,均为弯曲破坏;Z1墩与P1墩滞回曲线呈梭形,滞回环较为饱满,且相同位移加载循环下的滞回路径较为吻合,P2墩接口处钢筋与混凝土间黏结滑移影响较大,导致滞回环面积减小,桥墩整体滞回耗能能力降低;P1墩的耗能能力较Z1墩和P2墩分别提升7.0%、10.7%,呈现峰值荷载小、失效速率慢、极限位移大、滞回耗能多的骨架趋势。试验结果与有限元模拟结果较为吻合,抗震性能参数差幅在10.0%以内,新型插槽式连接墩可应用于实际工程。

关键词：预制拼装桥墩拟静力试验抗震性能超高性能混凝土(UHPC) 连接构造

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UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能

西南交通大学学报 2025年第1期60卷 63-71页

作者：欧智菁陈伟隆曹磊福建工程学院福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118 福建工程学院土木工程学院福建福州350118

为研究在低周反复荷载下超高性能混凝土(UHPC)预制管混凝土组合柱的抗震性能,进行共计3根UHPC预制管混凝土组合柱和1根钢筋混凝土柱的拟静力试验,分析在不同UHPC强度和核心混凝土有无配筋情况下,各组合柱试件的破坏模式、位移延性、耗... 详细信息

为研究在低周反复荷载下超高性能混凝土(UHPC)预制管混凝土组合柱的抗震性能,进行共计3根UHPC预制管混凝土组合柱和1根钢筋混凝土柱的拟静力试验,分析在不同UHPC强度和核心混凝土有无配筋情况下,各组合柱试件的破坏模式、位移延性、耗能能力、刚度退化等方面抗震性能.分析结果表明:UHPC预制管混凝土组合柱试件的滞回曲线较为饱满,破坏形态基本相同,均为整体压弯破坏;与传统钢筋混凝土(RC)柱相比,UHPC预制管混凝土组合柱刚度、屈服荷载、延性性能均有提升;随着UHPC强度增大,组合柱试件的滞回曲线更为饱满,耗能能力增强,残余位移小,水平峰值荷载和位移延性系数分别提高了20.60%和6.40%,表现出良好的整体抗震性能;采用ABAQUS程序建立组合柱的有限元分析模型,计算结果与试验结果吻合良好;轴压比、长细比、UHPC强度是影响UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能的重要参数,可为同类工程设计提供参考.

关键词：超高性能混凝土(UHPC) 组合柱抗震性能拟静力试验有限元分析