金屬材料 （ 如鋁、鈦、鎂等有色金屬及其合金 ） 因具有不吸濕、尺寸穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能優(yōu)異、耐老化、比強(qiáng)度高、易成型等一系列優(yōu)異的性能 , 成為了航空航天領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的材料 , 大量應(yīng)用于各類航天器的殼體、蒙皮、精細(xì)結(jié)構(gòu)件及航天器平臺(tái)、骨架結(jié)構(gòu)、工裝等。

航天器及相關(guān)裝備投入運(yùn)行及服役過(guò)程中 , 其所處環(huán)境惡劣 , 環(huán)境過(guò)程變化劇烈。據(jù)統(tǒng)計(jì) , 航天器發(fā)射飛行過(guò)程中 , 其外表面往往處于 1000℃以上的高溫 , 而在軌運(yùn)行中從照射區(qū) （120℃ ）到陰影區(qū) （-160℃ ） 的溫度交變過(guò)程非?？?（90min 繞地球一圈為例 ）， 除不斷承受宇宙射線的輻照外 , 其返回地面時(shí)還需經(jīng)歷大于 2000℃的高溫灼燒。有資料顯示“挑戰(zhàn)者號(hào)”發(fā)射入軌時(shí)的速率超過(guò) 27000km·h -1 , 頭錐前沿溫度達(dá)到 1370℃ ; 美國(guó) NASP 空天飛機(jī) X-30高速飛行時(shí)其表面任何區(qū)域溫度都不低于 650℃ , 頭錐至尾部溫度由 1793℃至871℃迅速降低 , 發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩溫度始終保持在 982℃以上。目前這些溫度均已超過(guò)了大部分現(xiàn)有航天材料的耐溫極限。還有一些裝備 （ 如導(dǎo)彈等飛行器 ）常會(huì)從腐蝕環(huán)境惡劣的海上航母或水下潛艇中發(fā)射 , 這類嚴(yán)酷的服役環(huán)境也會(huì)對(duì)航天器的安全使用壽命造成影響。以上這些不利因素都對(duì)航天產(chǎn)品所用的各類金屬材料提出了嚴(yán)苛要求。將這類材料進(jìn)行一定的表面處理 , 提高材料的安全性和適應(yīng)性、降低腐蝕速率、延長(zhǎng)使用壽命 , 或賦予材料其他特殊功能是相關(guān)金屬材料研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。

筆者主要對(duì)航天材料表面處理技術(shù)的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了綜述。

1 航天材料表面處理技術(shù)的研究進(jìn)展航天用材料表面處理技術(shù)的根本任務(wù)是通過(guò)表面處理使材料形成新的表面 , 以增強(qiáng)材料的使用性能或賦予材料新的功能。通常的表面處理方法主要有：

陽(yáng)極氧化、微弧氧化、電鍍、熱噴涂、氣相沉積以及高能束處理。

1.1 陽(yáng)極氧化陽(yáng)極氧化 （AnodicOxidation） 是指以被處理金屬材料為陽(yáng)極 , 在電解質(zhì)溶液和外施陽(yáng)極電流的共同作用下 , 利用電解作用在金屬材料表面生成一層金屬氧化膜保護(hù)層的表面處理技術(shù)。材料的表面狀態(tài)因金屬氧化膜的形成而改變 , 金屬氧化膜的存在使得材料表面著色性增強(qiáng)、耐腐蝕性提高、耐磨性增強(qiáng)、硬度增加 , 并對(duì)材料表面起到保護(hù)作用。鋁及其合金材料通常采用陽(yáng)極氧化處理生成氧化鋁保護(hù)膜進(jìn)行表面防護(hù)。氧化鋁保護(hù)膜使得鋁或鋁合金的表面狀態(tài)和性能被改變 , 起著增強(qiáng)表面著色和耐腐蝕性能、提高耐磨性能和硬度、保護(hù)零部件表面等作用。

在鋁合金陽(yáng)極氧化處理應(yīng)用方面 ,趙啟龍等人采用陽(yáng)極氧化處理結(jié)合鍍金處理的方法 , 研究了航天器鋁合金部件分離面的物理嵌合機(jī)理。研究結(jié)果表明：

在光亮陽(yáng)極氧化的鋁合金與光亮鍍金的鋁合金配對(duì)時(shí) , 由于光亮陽(yáng)極氧化增加了鋁合金的表面硬度 , 降低了表面粗糙度 , 從而可以有效防止航天器鋁合金部件分離面的物理嵌合 , 保證了分離部件的有效分離過(guò)程。

其他有色金屬或合金 （ 如鎂合金、鈦合金等 ） 為了增強(qiáng)其表面性能 , 均可進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理。章玨等人在對(duì)GWK（Mg-7Gd-4Y-0.5Zr） 鎂合金進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理的過(guò)程中 , 對(duì)電解液的配方及陽(yáng)極氧化工藝進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理的過(guò)程中 , 對(duì)電解液的配方及陽(yáng)極氧化工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究 , 得到了厚度為16μm 左右的氧化膜 , 其主要由鎂、氧、硅3種元素組成，并且氧化膜表面平整，致密性好 , 與基體結(jié)合力強(qiáng) , 耐腐蝕性優(yōu)異。

表面陽(yáng)極氧化處理的另外一個(gè)應(yīng)用就是降低電偶腐蝕。電偶腐蝕是鈦合金在與其他金屬配對(duì)使用時(shí)所遇到的難題。研究表明 : 陽(yáng)極氧化處理的鈦合金和鋁合金 , 其電偶腐蝕敏感性明顯降低 ; 將鈦合金陽(yáng)極氧化 , 而將鋼進(jìn)行電鍍鎘 - 鈦處理可將電偶腐蝕敏感性降低到極低的程度。

1.2 微弧氧化微弧氧化 （Micro-ArcOxidation）， 又稱等離子氧化 , 它是在鋁、鎂、鈦、鈮、鋯等有色金屬及其合金的表面利用微弧區(qū)瞬間高溫?zé)Y(jié)作用 , 原位生長(zhǎng)出陶瓷質(zhì)氧化膜保護(hù)層的表面處理技術(shù)。微弧氧化克服了陽(yáng)極氧化的一些不足 , 其生成的陶瓷氧化膜具有與基體結(jié)合力強(qiáng)、硬度及強(qiáng)度高、絕緣性好、耐磨、耐腐蝕、耐高溫等特點(diǎn) , 而且工藝簡(jiǎn)單、易操作、處理效率高 , 是近幾年材料表面處理的研究熱點(diǎn)之一 , 并在航天航空領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用與發(fā)展。

鋁合金經(jīng)過(guò)微弧氧化處理之后，其表面原位生長(zhǎng)的陶瓷膜厚度可達(dá)到200~300μm（ 是傳統(tǒng)陽(yáng)極氧化膜的數(shù)十倍 ）， 顯 微 硬 可 達(dá) 到 1500~2500HV（ 遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)陽(yáng)極氧化膜的 ）， 該陶瓷氧化膜由 γ-Al 2 O 3 和 α-Al 2 O 3 共同構(gòu)成。

與硬質(zhì)合金相比 , 所得的陶瓷氧化膜具有較高的耐磨性和較小的摩擦因數(shù) ; 而且 , 對(duì)鋁合金進(jìn)行微弧氧化處理后 , 可明顯提高其耐蝕性 , 其腐蝕速率比不銹鋼的要小得多。

微弧氧化處理技術(shù)當(dāng)前的研究熱點(diǎn)主要集中于膜層性能、復(fù)合處理等方面。

在電解液中添加不同的陶瓷微?；蛱砑觿?, 可使所得到的富含硬質(zhì)顆粒的陶瓷氧化膜的性能進(jìn)一步提高。LEE 等人在對(duì)鎂合金進(jìn)行表面微弧氧化處理時(shí) , 將ZrO 2 納米粒子加入到電解液中 , 得到的復(fù)合陶瓷膜耐腐蝕性能優(yōu)異。SARBISHEI等人對(duì)鈦合金進(jìn)行表面微弧氧化處理時(shí) , 在電解液中加入氧化鋁顆粒得到懸浮液 , 經(jīng)過(guò)微弧氧化后 , 所得到的鈦合金表面復(fù)合陶瓷膜的孔隙率大幅降低 ,因此使得耐腐蝕性能提高。李玉海等人對(duì) TC4 鈦合金進(jìn)行表面微弧氧化處理過(guò)程中 , 在電解液中加入了兩種陶瓷顆粒（SiC 和 SiO 2 ）， 經(jīng)過(guò)微弧氧化處理后 , 在其表面得到復(fù)合陶瓷膜。研究結(jié)果表明：

在電解液中添加陶瓷顆粒能使膜層表面變得致密平整且膜層的厚度增加 ; 陶瓷顆粒能夠進(jìn)入到氧化層中 , 但并不發(fā)生相變反應(yīng) ; 陶瓷顆粒的加入使得復(fù)合陶瓷膜的耐磨性能顯著提高。

微弧氧化處理過(guò)程中稀土的作用也是研究的一個(gè)熱點(diǎn)。加入稀土元素 , 可使陶瓷質(zhì)氧化膜的致密性、韌性、燒結(jié)性能等得到提高和改善。馬躍宇等人深入研究了稀土對(duì)鎂合金微弧氧化的作用 , 結(jié)果表明 , 稀土對(duì)鎂合金微弧氧化具有明顯的促進(jìn)作用。這是因?yàn)椋浩湟?，稀土氧化物的存在鈍化了金屬陽(yáng)極 , 使得起弧電壓和電流密度等參數(shù)降低 ; 其二 , 稀土元素的引入 , 使得 Mg 2+ 從鎂合金內(nèi)部向膜層表面的轉(zhuǎn)移速度得到提高 , 增加了微弧氧化層外層的鎂元素含量 , 明顯提高了膜層厚度和氧化層的均勻性 , 降低了微弧氧化陶瓷層的孔隙率 , 提高了致密性 , 增加了處理表面的平整度 , 而且基體金屬與微弧氧化層之間緊密結(jié)合 , 從而提高了材料表面的耐腐蝕性能和耐磨性能。

微弧氧化與其他許多材料表面改性或涂覆技術(shù)相比具有很多優(yōu)越性 ,勢(shì)必將成為今后材料表面處理重要的發(fā)展趨勢(shì)。

1.3 電鍍電鍍 （Electroplating） 是指借助外界電流的作用 , 在溶液中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)使得導(dǎo)電體的表面沉積一層金屬或合金。電鍍能夠處理結(jié)構(gòu)復(fù)雜的器件表面 , 因此廣泛應(yīng)用于航天航空相關(guān)材料的表面防護(hù)。通過(guò)電鍍可以在航天用金屬材料的表面形成鎢合金層 ,其可承受 2000℃以上的高溫。其他特殊功能的鍍層也可以通過(guò)電鍍技術(shù)實(shí)現(xiàn)。隨著航空工業(yè)的發(fā)展 , 電鍍技術(shù)也得到了新的發(fā)展。

為了適應(yīng)航空航天的快速發(fā)展 , 擴(kuò)展鈦合金在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用范圍 , 劉洪濤等人研究了 Ti6A14V 鈦合金鍍鎳在航空航天材料應(yīng)用中的可行性。研究結(jié)果表明 , 在 Ti6A14V 鈦合金表面施鍍鎳層不但鍍鎳層與基體之間具有良好的結(jié)合力 （ 結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到了232MPa）， 而且能極大提高鈦合金的表面性能 （ 表面硬度達(dá) 527HV0.1）。這不僅使鈦合金表面抗咬合、抗劃傷、抗磨損等性能提高 , 而且因?yàn)殁伜辖鹁哂斜葟?qiáng)度高、耐蝕性好等特點(diǎn) , 因此電鍍鎳處理將使鈦合金在航空航天工業(yè)中發(fā)揮更重要的作用。

氰化電鍍鎘工藝制備的鍍層性能優(yōu)異 , 航空航天等領(lǐng)域的零部件常采用氰化電鍍鎘來(lái)制備鍍層進(jìn)行防護(hù)。氰化物是環(huán)境污染物之一 , 電鍍技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在 , 無(wú)氰鍍鋅、無(wú)氰鍍銅、無(wú)氰鍍金及無(wú)氰鍍銀等工藝已經(jīng)很成熟 , 無(wú)氰鍍鎘工藝研究成為電鍍行業(yè)內(nèi)的又一研究熱點(diǎn)。陳建銳等人針對(duì)含乙二胺四乙酸（EDTA） 的無(wú)氰鍍鎘工藝存在的缺點(diǎn) ,開(kāi)發(fā)出了適用于航空航天設(shè)備零部件的無(wú)氰酸性鍍鎘工藝。應(yīng)用結(jié)果表明 , 該工藝所得到的無(wú)氰鍍鎘層 , 按照航空航天工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)的要求 , 其各項(xiàng)性能均能達(dá)到要求 , 而且在鍍層的耐腐蝕性方面也有了較大的進(jìn)步 , 使得航空航天零部件的使用壽命明顯延長(zhǎng)。

脈沖電鍍是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種新型表面處理技術(shù) , 其可使電鍍層的結(jié)合力提高、孔隙率降低。在鍍鉻方面 ,近年來(lái)脈沖電鍍鉻技術(shù)已成為國(guó)際上研究的熱點(diǎn)。脈沖電鍍鉻可使鍍層裂紋尺寸減小、數(shù)量減少 , 鍍層的結(jié)晶更加致密 ; 雙向脈沖電鍍鉻則可得到特殊的多層納米晶鉻鍍層結(jié)構(gòu) , 使裂紋尺寸及數(shù)量進(jìn)一步降低、耐腐蝕性能明顯增加 ,鍍層應(yīng)力減小。就鍍銅而言 , 致密銅鍍層是阻止碳、氮等元素滲入的有效保障，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中通常采用局部鍍銅工藝在器件表面得到銅鍍層以防止碳或氮元素的滲入。李晗曄等人為了解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件在直流鍍銅過(guò)程中存在鍍層過(guò)厚、結(jié)合力差等問(wèn)題 , 通過(guò)研究確定了具有良好零件防滲作用的脈沖鍍銅工藝。所得的脈沖鍍銅層厚度由 50~70μm下降到了 20μm, 鍍銅的成本降低了 ,而鍍覆的效率則提高了。就性能方面 ,與直流鍍銅層相比 , 脈沖鍍銅層在表面形貌、孔隙率以及結(jié)合力等方面都有明顯改善。

電鍍硬鉻工藝已廣泛應(yīng)用于航天產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件中 , 能顯著提高器件表面硬度、耐腐蝕性。在電鍍硬鉻過(guò)程中 ,會(huì)反應(yīng)產(chǎn)生氫化鉻 （CrH 或 CrH 2 ）， 氫化鉻的存在會(huì)使得鉻鍍層內(nèi)部產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)致耐腐蝕性能降低。這個(gè)缺點(diǎn)在飛機(jī)起落架緩沖器上會(huì)導(dǎo)致起落架出現(xiàn)滲、漏氣 （ 油 ） 的現(xiàn)象 , 為了解決該問(wèn)題 , 通常利用硬質(zhì)粒子摩擦作用 ,在電鍍過(guò)程中形成組織致密鉻層 , 使得鉻鍍層氣密性提高。鄧云等人提出了柔性摩擦輔助電鍍鉻技術(shù) , 即引入柔性摩擦介質(zhì) , 在電鍍鉻過(guò)程中降低陰極析氫的影響 , 提高鉻鍍層的致密性 , 使硬鉻鍍層的氣密性問(wèn)題得到解決。熊俊等人對(duì)某航空器用活塞桿內(nèi)筒尺寸修復(fù)的鍍鉻工藝進(jìn)行了研究 ,通過(guò)充分的分析 , 設(shè)計(jì)了專門(mén)的修復(fù)工裝 , 確定了匹配的鍍鉻工藝參數(shù)。

結(jié)果表明 : 該工裝和鍍鉻工藝參數(shù)匹配良好 , 不僅修復(fù)后的活塞桿內(nèi)筒尺寸滿足技術(shù)要求 , 而且鍍層表面均勻、光滑 , 可重新用于航空器。

除了電鍍技術(shù)本身的進(jìn)展外 , 有關(guān)電鍍產(chǎn)生的廢水、重金屬污染等環(huán)保問(wèn)題 , 相關(guān)研究也有了很大的進(jìn)步。相信在所有相關(guān)技術(shù)人員的不懈努力下 , 電鍍相關(guān)技術(shù)在航空航天領(lǐng)域具有更加廣闊的應(yīng)用空間。

1.4 熱噴涂熱噴涂 （ThermalSpraying） 是表面工程領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù) , 其過(guò)程是首先將噴涂材料加熱 , 使其達(dá)到熔化或半熔化狀態(tài) , 然后通過(guò)特定設(shè)備以一定速率噴射沉積到預(yù)處理的表面上從而生成一定厚度的涂層。利用熱噴涂的方法可以得到具有特定功能的表面涂層 , 如 :

熱障、耐磨密封、抗高溫氧化、導(dǎo)電絕緣、抗遠(yuǎn)紅外輻射等。熱噴涂技術(shù)具有所用材料種類多 , 如金屬、金屬合金、陶瓷、金屬陶瓷、塑料以及復(fù)合材料等 , 工作效率高和成本低等優(yōu)點(diǎn) , 隨著航天工業(yè)的空前發(fā)展 , 熱噴涂技術(shù)在航天產(chǎn)品的各類零部件中得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)的載人航天器中就有一部分部件采用熱噴涂技術(shù)形成的熱障涂層 , 像在飛船逃逸系統(tǒng)中 , 其中的柵格翼就采用等離子噴涂的 Al 2 O 3 熱障涂層 ; 長(zhǎng)征 3 號(hào)火箭氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵動(dòng)密封結(jié)構(gòu)采用等離子噴涂 Cr 2 O 3 涂層達(dá)到其使用要求。

碳纖維增強(qiáng)型 C/C 復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空航天產(chǎn)品中的零部件 , 如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)翼邊沿、螺旋槳葉片導(dǎo)邊、葉輪葉片等部位。但是 C/C 復(fù)合材料在超過(guò) 450℃的高速含氧氣流下 , 會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的氧化燒蝕剝離。LI 等人為使 C/C 復(fù)合材料在高溫下不被氧化而破壞 ,將 C/C 復(fù)合材料置于氬氣氛中 , 使用兩步包埋法在其表面噴涂得到了 Mo-Si-Al-C 復(fù)合涂層 , 并進(jìn)行了一系列表征 :X 射線衍射結(jié)果表明 , 復(fù)合涂層是 由 SiC,Mo（Si,Al） 2 ,MoSi 2 ,Al4Mo 3 Si 2等共同組成 ; 恒溫絕熱試驗(yàn)結(jié)果表明 , 所得的 Mo-Si-Al-C 復(fù)合涂層在1773K 條件下絕熱氧化 510h, 其質(zhì)量損失率僅為 0.409%; 循環(huán)氧化結(jié)果表明 , 從常溫加熱至 1773K 往復(fù)循環(huán)25 次后 , 復(fù)合涂層的質(zhì)量損失率僅為1.217%, 這表明復(fù)合涂層具有良好的抗高溫氧化作用……雷達(dá)吸波涂層制備也是熱噴涂技術(shù)近年來(lái)的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。技術(shù)人員對(duì)于各類吸波材料 , 如鐵氧體、碳系材料、碳化硅、金屬微粉、導(dǎo)電陶瓷等 , 通過(guò)熱噴涂技術(shù)制備相關(guān)雷達(dá)吸波涂層均有了較詳盡的研究 , 不僅在涂層吸波性能調(diào)控方面取得了一定的突破 , 而且對(duì)熱噴涂技術(shù)工藝的進(jìn)步與改進(jìn)也有一定的推動(dòng)作用。WEI 等人對(duì) ZnO/Al 2 O 3 涂層在熱噴涂過(guò)程中的退火工藝 （ 退火溫度和退火氣氛 ） 對(duì)介電性能的影響進(jìn)行了研究 , 發(fā)現(xiàn)當(dāng)在空氣中進(jìn)行退火時(shí) , 所得涂層復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部都明顯下降 ; 而當(dāng)在真空中進(jìn)行退火時(shí) , 所得涂層的復(fù)介電常數(shù)表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。對(duì)于工藝調(diào)控而言 , 韋萍等人研究了 ZnO/Al 2 O 3 涂層制備時(shí)喂料工藝對(duì)涂層介電性能的影響 , 結(jié)果表明在等離子噴涂制備 ZnO/Al 2 O 3涂層的過(guò)程中 , 控制喂料也可有效調(diào)節(jié)所得涂層的復(fù)介電常數(shù)。

1.5 氣相沉積氣 相 沉 積 （VaporDeposition） 是最近 20 多年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一表面處理技術(shù) , 可以劃分為化學(xué)氣相沉積（ChemicalVaporDeposition,CVD） 和 物 理氣相沉積 （PhysicalVaporDeposition,PVD）兩類?；瘜W(xué)氣相沉積方法又包括常規(guī)化學(xué)氣相沉積、等離子體強(qiáng)化化學(xué)氣相沉積、等離子體輔助化學(xué)氣相沉積、激光化學(xué)氣相沉積、金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積等方法 ; 物理氣相沉積方法則包括真空蒸鍍、濺射、離子鍍和離子注入等方法。

氣相沉積技術(shù)因具有涂層材料種類多、沉積速度快、在材料表面附著性好、所得涂層致密性好、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注 , 采用該技術(shù)可改善材料及零部件表面的耐磨性、耐腐蝕性以及抗氧化性等。

近年來(lái) , 對(duì)物理氣相沉積在航空航天零部件中的應(yīng)用研究有了較大的進(jìn)展。孫德恩等人對(duì)物理氣相沉積在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)葉片表面抗固體粒子沖蝕涂層的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行了比較詳盡的綜述 , 認(rèn)為在大功角的情況下 , 提高葉片沉積涂層的韌性是提高抗沖蝕能力的關(guān)鍵 , 而采用物理沉積的方法在壓氣機(jī)葉片表面沉積得到多元納米復(fù)合涂層和多層膜結(jié)構(gòu)是提高涂層韌性進(jìn)而提高涂層抗固體粒子沖蝕能力的有效手段。

彭徽等人對(duì)近幾年等離子體輔助電子束物理氣相沉積技術(shù)在制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱防護(hù)涂層上的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述 , 在此基礎(chǔ)上 , 采用相應(yīng)的電子束物理氣相沉積技術(shù)成功制備得到了氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯 （YSZ） 熱障涂層 , 并采用等離子體輔助沉積技術(shù)對(duì) YSZ 涂層進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改性 , 使得 YSZ 涂層增強(qiáng)了抵抗外來(lái)物沖蝕及硅鎂鋁酸鹽 （CMAS） 侵蝕的能力。王喜忠等人以電子束物理氣相沉積 （EBPVD） 為手段 , 制備得到一種由La 2 Ce 2 O 7 /8YSZ（YSZ 中氧化釔的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為 8%） 構(gòu)成的熱障涂層 , 該熱障涂層的壽命比 8YSZ 熱障涂層的延長(zhǎng)了 30%, 而且比 La 2 Ce 2 O 7 熱障涂層的壽命增加了 5 倍。La 2 Ce 2 O 7 陶瓷涂層在海水和航空煤油的熱腐蝕環(huán)境下于 950℃曝露 100h 后 , 涂層未發(fā)生分解和相變 ,顯示了良好的抗燃?xì)鉄岣g性能。

化學(xué)氣相沉積技術(shù)在航天設(shè)備 （ 特別是微電子芯片和微波元器件等 ） 中也經(jīng)常被應(yīng)用 , 其所采用的原材料通常為氮化硅、二氧化硅、碳纖維以及碳納米纖維等。王少龍采用低壓化學(xué)氣相沉積技術(shù) （LPCVD） 在 C/C 復(fù)合材料和碳纖維表面分別制備了 SiC 和 ZrC 涂層 , 探討了影響涂層微觀結(jié)構(gòu)的主要因素 ; 同時(shí)還利用氧乙炔焰 , 研究了該涂層的抗燒蝕性能和燒蝕機(jī)理 ; 在 C/C 復(fù)合材料表面分別制備得到了 SiC/ZrC 復(fù)合涂層以及 SiC/ZrC/SiC 復(fù)合涂層 , 利用各種涂層的不同特點(diǎn) , 增強(qiáng)了 C/C 復(fù)合材料的抗燒蝕性能 , 擴(kuò)展了 C/C 復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

1.6 其他表面處理技術(shù)近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 , 也形成了一些材料表面處理新技術(shù) , 例如電子束、等離子束、激光束等高能束表面處理技術(shù)就是其中的一類。高能束表面處理技術(shù)具有表面加熱及冷卻速度快、元素直接注入材料表面等特點(diǎn) , 其改變了材料表面的物理結(jié)構(gòu)或化學(xué)組分 , 從而可明顯提高材料的性能。當(dāng)前 , 因等離子表面處理技術(shù)所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而使其受到材料表面科學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注 , 成為了該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。圖 1a）是按照文獻(xiàn)顯示的電極電壓 / 電流特征曲線 , 結(jié)合筆者試驗(yàn)繪制的等離子電解處理時(shí)電流 - 電壓曲線及各個(gè)階段的現(xiàn)象圖。利用等離子電解滲碳技術(shù)對(duì) Q235 鋼進(jìn)行表面處理后 , 得到的滲層組織主要由馬氏體和奧氏體組成 , 材料表面硬度和強(qiáng)度都有大幅度提高。表面處理后 Q235鋼表面硬度可達(dá)到 779HV（ 基體僅 170HV 左右 ）， 因此可使得航天產(chǎn)品組件的表面具有高的硬度和良好的耐磨性 , 而心部則具有優(yōu)良的塑性、韌性 , 滲碳器件剖面顯微組織形貌見(jiàn)圖 1b）。此外 , 等離子電解處理后材料表面粗糙度明顯變大 （ 由 0.05μm變?yōu)?0.3μm 左右 ）， 這是因?yàn)榈入x子電解處理后滲層致密結(jié)構(gòu)外部表層會(huì)呈現(xiàn)一層較薄的疏松多孔結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可吸收、存貯潤(rùn)滑油 , 應(yīng)用在航天器件的一些動(dòng)結(jié)構(gòu)中能使其獲得較好的耐磨性。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航天航空部件的材料表面處理技術(shù)也在不斷進(jìn)步和完善。

采用兩種及兩種以上的表面處理技術(shù)對(duì)材料表面進(jìn)行防護(hù)處理 , 已經(jīng)逐漸被采用。

例如 , 王棟開(kāi)發(fā)了一種 SiO 2 溶膠封孔劑 , 對(duì)等離子噴涂 NiCr-Cr 3 C 2 涂層采用溶膠 -凝膠技術(shù)進(jìn)行封孔處理 , 提高了該涂層的致密性 , 并增加了涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)。

2 航天材料表面處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展 , 航空航天設(shè)備用材料表面處理技術(shù)正朝向高效化、低能耗、高性能化方向發(fā)展、具體而言 , 航空航天用材料表面處理技術(shù)將朝以下幾個(gè)方向發(fā)展。

（1） 表面處理所用涂層材料的研究與開(kāi)發(fā) , 包括新材料的開(kāi)發(fā)和原有材料的性能改進(jìn)。

（2） 適用于航空航天工業(yè)的新的表面處理技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)?？茖W(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步 , 新的表面處理技術(shù)也層出不窮 , 努力開(kāi)發(fā)適用于航空航天工業(yè)的表面處理新技術(shù)是促進(jìn)航空工業(yè)發(fā)展的必要手段。

（3） 改善和提高現(xiàn)有航空航天用材料的表面處理技術(shù)。在研究成膜技術(shù)、涂層技術(shù)、熱表處理等表面處理工藝技術(shù)的同時(shí) , 利用各種在線監(jiān)測(cè)技術(shù)確定表面處理時(shí)材料表面的動(dòng)力學(xué)特征、溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)等因素 , 深入分析處理層的形成過(guò)程 ,從而提高處理的表面層的性能。

（4） 表面處理效果的評(píng)定。對(duì)于航天用材料表面處理的各種現(xiàn)行工藝方法 , 目前還沒(méi)有出現(xiàn)較為科學(xué)、量化的效果評(píng)定方法及相關(guān)研究。對(duì)航天器材料膜層力學(xué)性能 （ 包括顯微硬度、屈服強(qiáng)度、殘余應(yīng)力、韌性等 ） 建立科學(xué)量化的工藝優(yōu)化評(píng)定指標(biāo)體系 , 將對(duì)材料表面處理工藝技術(shù)的發(fā)展起到有效的指導(dǎo)作用。