在二十一世紀這個風(fēng)起云涌的時代，經(jīng)濟的全球化發(fā)展給中國的崛起帶來了一系列的機遇，同時也帶來了一系列的挑戰(zhàn)。這把雙刃劍帶來至關(guān)重要的一環(huán)是加速中國工業(yè)化進程，目前我國的工業(yè)建設(shè)得到了極大的發(fā)展，在建筑、交通運輸、石化、水電等眾多領(lǐng)域都出現(xiàn)了超常規(guī)增長，從而帶動了對相關(guān)配套裝備需求的飛速增長。
然而，腐蝕一直以來是裝備的克星，直接影響裝備的安全運行與使用壽命，我國每年腐蝕造成的經(jīng)濟損失大約占 GDP 的 4% 左右，達數(shù)千億元。隨著尖端科學(xué)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，各工業(yè)部門越來越多地要求機械設(shè)備能在高參數(shù)和極端工況條件下長期、穩(wěn)定地運行，這就對材料的性能提出了更高的要求。因此，發(fā)展材料表面防護和強化技術(shù)具有極其重要的意義。
先進涂層與表面處理技術(shù)是個什么鬼？
先進涂層技術(shù)是一門賦予材料及其零部件表面特定性能、提升材料的使用價值、延長零部件使用壽命的技術(shù)。能直接將高等級涂層材料復(fù)合到低等級基體材料零部件表面，形成一種高使用性能的復(fù)合材料零部件，來替代整體使用較昂貴材料零部件，以較低的成本制造出采用其他技術(shù)難以制造的產(chǎn)品，是一種節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保的新工藝技術(shù)，對于提高零件的使用壽命和可靠性，對于推動高新技術(shù)的發(fā)展，對于節(jié)約材料、節(jié)約能源、保護環(huán)境等具有重要的意義。
例如，在火箭技術(shù)中就大量采用了先進涂層防護技術(shù)。重要的部件包括噴管擴散段、喉襯、補燃筒、鼻錐及姿態(tài)控制中的受壓部件等。美國航天飛機計劃，在全部系統(tǒng)中約有 8000 多個零部件采用了先進涂層技術(shù)。現(xiàn)代新型渦輪發(fā)動機中的熱噴涂零件達到 2000多個，約 3000 多個部位，另外各機型的飛機起落架避震桿都采用了長壽命、高可靠性的硬質(zhì)合金耐磨抗震涂層技術(shù)。涂層技術(shù)在船舶、鋼結(jié)構(gòu)橋梁、水閘門、儲罐等裝備及設(shè)施上也起到重要作用。在惡劣環(huán)境下船舶等鋼鐵結(jié)構(gòu)腐蝕嚴重，在不采取防護措施的情況下，有的船舶中修換板率達 50% 以上。采用噴涂涂層技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)上制備長效防腐涂層可使鋼結(jié)構(gòu)的防腐壽命達到 10年，甚至上 100 年，大大延長了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施的維修周期。但我國防護涂層技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用還遠遠落后于發(fā)達國家，必須加快這方面的研發(fā)步伐。
工信部：未來十年先進涂料重點發(fā)展應(yīng)用領(lǐng)域
新型表面處理技術(shù)概述及其未來發(fā)展趨勢
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《中國制造 2025》圍繞經(jīng)濟社會發(fā)展和國家安全重大需求，選擇 10 大優(yōu)勢和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)作為突破點，力爭到 2025 年達到國際領(lǐng)先地位或國際先進水平。十大重點領(lǐng)域是： 新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)業(yè)裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械。
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新型表面功能覆層技術(shù)，包括低溫化學(xué)表面涂層技術(shù)及超深層表面改性技術(shù)，它運用物理、化學(xué)或物理化學(xué)等技術(shù)手段來改變“材料及其制件表面成份和組織結(jié)構(gòu)”，其特點是保持基體材料固有的特征，又賦予表面化所要求的各種性能，從而適應(yīng)各種技術(shù)和服役環(huán)境對材料的特殊要求，因而它是制造和材料學(xué)科最為活躍的技術(shù)領(lǐng)域，又是涉及表面處理與涂層技術(shù)的交叉學(xué)科。其最大的優(yōu)勢在于能以極少的材料和能源消耗制備出基體材料難以甚至無法獲得的性能優(yōu)異的表面薄層，從而獲得最大的經(jīng)濟效益，它是一種優(yōu)質(zhì)高效的表面改性與涂層技術(shù)。
先進涂層和表面處理技術(shù)研究進展
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基于等離子噴涂的反射型激光防護涂層研究
激光技術(shù)在軍事上的主要應(yīng)用之一是以激光束作為能量載體的各種激光武器。它是利用高亮度強激光束攜帶的巨大能量來摧毀或殺傷敵方飛機、導(dǎo)彈和衛(wèi)星等目標的高技術(shù)新概念武器。
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鎂合金的腐蝕特性及防護技術(shù)
鎂合金的全面腐蝕反應(yīng)描述，通常與水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致鎂的溶解，同時形成了六方結(jié)構(gòu)的氫氧化物膜，并產(chǎn)生氫氣，鎂離子和氫氧根離子在晶體結(jié)構(gòu)中呈交替排列，造成膜的基底層易開裂，因此，膜層對基體沒有保護作用。鎂合金全面腐蝕產(chǎn)物隨著腐蝕環(huán)境與鎂合金化學(xué)成分的不同而發(fā)生變化。
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提高鈦合金耐蝕、耐磨性的表面處理方法都在這了！
鈦合金廣泛應(yīng)用于航空航天、化工及生物醫(yī)療領(lǐng)域，但是其硬度較低，抗磨減摩性能差，限制了其應(yīng)用，因此，利用表面改性技術(shù)改善鈦合金的表面性能備受關(guān)注。通常最常用的方法是進行化學(xué)處理或化學(xué)氧化，來提高和改善基體與涂覆層的結(jié)合力以及表面的耐蝕性能。
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鋁合金陽極氧化與表面處理技術(shù)
鋁及其合金延展性好，可通過擠壓、軋制或拉拔等壓力加工手段制成各種型、板、箔、管和絲材。純鋁強度不高，但通過合金化和熱處理容易使之強化，制造高強度鋁合金，強度可以和合金鋼媲美。
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石墨烯水性復(fù)合防腐涂料的研究進展
石墨烯復(fù)合防腐涂料因兼顧石墨烯優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、快速的導(dǎo)電性、突出的力學(xué)性能和聚合物樹脂的強附著力、良好成膜性等優(yōu)點，受到越來越多涂料防護工作者的關(guān)注。然而，目前石墨烯復(fù)合防腐涂料的研究主要以溶劑型復(fù)合材料為主，環(huán)保性差。
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重防腐涂料深海環(huán)境失效行為研究
本文從深海腐蝕環(huán)境特征及重防腐涂料防護機理出發(fā)，綜述了重防腐涂料在深海環(huán)境下的失效過程及特征，對深海環(huán)境下有機涂層的失效形式進行了闡述，展望了深海環(huán)境用重防腐涂層的研究方向。
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納米復(fù)合陶瓷涂層：最強金屬防腐蝕涂層
世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約萬億美元，我國每年因金屬腐蝕造成的直接損失高達數(shù)千億人民幣，在一些工業(yè)發(fā)達國家金屬腐蝕的損失甚至占到了年國民生產(chǎn)總值的5%以上，大于各種自然災(zāi)害造成經(jīng)濟損失的總和。
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紅外隱身涂料的研究及進展
物體溫度高于絕對零度，表面原子或分子不斷無規(guī)則運動，由此輻射出紅外線。因此在理論上，所有物體都向外發(fā)射紅外線。紅外隱身材料包括隱身涂料、隱身篷布、隱身薄膜等材料，紅外隱身涂料由于簡單易用、價格低廉，在紅外隱身領(lǐng)域占據(jù)重要的位置。
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新型熱障涂層陶瓷隔熱層材料
隨著航空技術(shù)的不斷發(fā)展以及對飛行速度，飛行距離及安全性能等需求的不斷提升，燃氣渦輪發(fā)動機正在向高推重比、高效率、低油耗和長壽命方向發(fā)展。高的推重比和高的燃料使用效率勢必要求提高渦輪前進口溫度（turbine inlettemperature，TIT）。高的渦輪前進口溫度對熱端部件提出了更為苛刻的要求。目前鎳基單晶高溫合金和陶瓷基復(fù)合材料（ceramic matrix composite，CMC）是制造發(fā)動機葉片的高溫結(jié)構(gòu)材料。
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航天裝備材料表面處理工藝技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向
航天裝備（如人造衛(wèi)星、飛船、火箭等）一般要經(jīng)歷地面、發(fā)射、飛行、在軌運行等環(huán)境過程，所處的空間環(huán)境變化劇烈，非常復(fù)雜，除受到地面風(fēng)吹、日曬、雨露、地下潮氣和海洋鹽霧等影響外，還將承受包括高能電子流、高活性原子氧、太陽紫外照射、溫度交變循環(huán)、隕石和空間碎片沖擊等威脅。所有這些不利因素都對航天裝備材料提出了苛刻的要求。
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李美栓：探索材料高溫氧化機理 助力熱結(jié)構(gòu)材料與防護涂層研發(fā)
隨著國家發(fā)展戰(zhàn)略的推進，高端化、高質(zhì)化、高新化的產(chǎn)業(yè)體系如航空航天、能源、石油化工等等具有“三高”特點的優(yōu)勢支柱產(chǎn)業(yè)正在迅速崛起。發(fā)展產(chǎn)業(yè)，材料先行，先進的裝備材料是高端產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。在服役的過程中，材料難免會受到周圍應(yīng)用環(huán)境的侵蝕而發(fā)生腐蝕失效，航空發(fā)動機、渦輪機葉片、工業(yè)渦輪、航天發(fā)動機、火力發(fā)電機等的結(jié)構(gòu)材料在高溫下的作業(yè)，受到高溫氧化和腐蝕。實踐證明，高溫材料本身要做到既有好的高溫強度，又具有優(yōu)良的抗氧化性、抗腐蝕性能十分困難，因此需要更多深入的研究和改進。為了全面了解高溫氧化基礎(chǔ)研究與防護技術(shù)
未來展望
表面工程技術(shù)不僅能大大延伸基體材料的應(yīng)用領(lǐng)域，而且解決了許多領(lǐng)域中材料無法滿足環(huán)境要求的問題，在人類社會的發(fā)展或人類文明的進步過程起著不可替代的重要作用。先進表面工程技術(shù)是當代材料科技、真空科技與高科技的交叉領(lǐng)域?qū)W科，成為了現(xiàn)代高新技術(shù)領(lǐng)域和先進制造業(yè)的重要前沿之一，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮了重要作用。
我國的表面工程技術(shù)在過去的十幾年中，已取得了重大進展，擁有自己的獨創(chuàng)和特色，部分應(yīng)用已達到國際先進水平，但與世界發(fā)達國家相比，仍存在差距。
因此，加強自主創(chuàng)新，大力發(fā)展先進的表面處理技術(shù)與涂層技術(shù)，為國家重大工程建設(shè)保駕護航成為當前科技工作的重要任務(wù)。