材料科学论文_极端环境表面工程及其共性科学问

文章目录

0 引言

1 表面工程技术

1.1 表面改性技术

    (1)表面淬火与高能束热处理。

    (2)喷砂与喷丸。

    (3)机械抛光与化学机械抛光。

1.2 表面合金化技术

    (1)渗碳和渗氮处理。

    (2)渗金属处理。

1.3 表面转化膜技术

    (1)发黑、着色与阳极氧化。

    (2)磷化。

1.4 表面涂层技术

    (1)热喷涂与冷喷涂。

    (2)物理气相沉积(physical vapor deposition, PVD)技术。

    (3)化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)技术。

    (4)电镀和合金催化液技术。

    (5)涂装和塑粉。

2 表面工程技术在极端环境中的应用

2.1 航天

2.2 航空

2.3 海洋

2.4 核电

2.5 先进制造/精密加工

2.6 深地与极地

3 表面工程的基础科学问题

3.1 高温氧化膜

    3.1.1 相图与高温氧化膜的生成

    3.1.2 晶粒大小对氧化膜形成过程中元素扩散的影响

    3.1.3 高温氧化膜形成过程的热力学和动力学分析

        (1)Sn在氧化膜和基底界面处富集。

        (2)Sn掺杂到氧化物中。

3.2 腐蚀钝化膜

    3.2.1 钝化膜中的热力学与动力学原理

    3.2.2 不同环境中的腐蚀钝化膜形成过程

3.3 摩擦反应膜

    3.3.1 力诱导的表/界面结构演变

    3.3.2 不同介质中的摩擦化学反应

    3.3.3 摩擦过程中的微观相变

3.4 极端环境多因素耦合作用

4 理论计算方法及其在极端环境表面工程研究中的应用

4.1 第一性原理

4.2 分子动力学

4.3 相图计算

4.4 相场模拟

4.5 有限元模拟

4.6 机器学习

5 结束语

文章摘要:“三深一极”（深空、深海、深地、极地）典型极端环境的多因素强耦合作用，导致材料腐蚀、磨损、疲劳、断裂等多模式损伤失效共存，给机械系统的高精度、高可靠性和超长寿命服役带来了严峻挑战。表面工程技术是最有效的表面强化和延寿途径之一，相关方法和基础科学问题的研究是极端环境高安全、高可靠机械工程装备结构优化和材料设计的重要支撑。介绍了常用的表面工程技术方法及其在极端环境相关领域中的应用，分析了极端环境表面工程的共性基础科学问题，着重探讨了理论计算方法在解决问题中的实践，评述了极端环境表面工程的发展方向。

文章关键词:

论文作者:常可可 陈雷雷 周若男 肖雪莲 王方明 王立平 

论文分类号:TB306

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