研究院首页 | 研究院概况 | 研究所与科研团队 | 表面科学与技术研究所 | 材料表面科学与技术研究室

【研究室总体介绍】

    本研究室长期从事材料的表面化学、物理与相关技术研究,利用化学气相沉积、物理气相沉积、化学、电化学、化学热处理、喷涂等方式制备各种二维或三维涂层新材料,应用于航空航天、军事装备、交通运输、电子信息、新能源等领域;根据构件服役工况条件,针对性的研发新型功能材料或进行结构材料的功能化研究,如耐高温耐磨抗烧蚀特殊钢研制、耐潮湿腐蚀特殊涂料的研发、抗指纹印痕涂料的研发等;利用现代新型测试分析技术对材料的微观结构、性能进行测试分析表征,如利用短波长X射线、中子衍射和同步辐射等装置,对晶体材料内部应力进行无损测试,对氢相关材料的微观结构及性能进行表征,研究微观结构与性能之间的关联特性。通过多年的研究,本研究室的成果已在高水平杂志上发表论文200余篇,授权专利20余项,专利成果转让近10项,研究成果已经在航空航天、国防军工、钢铁冶金、汽车交通等行业得到广泛应用。

【研究室成员介绍】

张  津 何业东 曹江利 孔祥华 王金伟 王德仁

张  津  教授,博士生导师

何业东  教授,博士生导师

曹江利  教授,博士生导师

孔祥华  副教授,博士生导师

王金伟  副教授,硕士生导师

王德仁  副教授,硕士生导师

【研究室主要研究内容及科研成果】

1、新型高温复合涂层技术

    研究成功系列陶瓷/陶瓷、陶瓷/贵金属新型高温复合涂层,具有优异的抗高温氧化、隔热、抗烧蚀、抗热腐蚀、抗熔盐腐蚀、抗开裂和抗剥落性能。

2、可控热核聚变堆阻氚涂层与氢相关氧化物材料

    研究高温下氢对氧化物材料的侵入及扩散机制与机理;室温附近原子氢对氧化物材料的侵入机制及机理;氢致氧化物材料改性的实验与理论研究;氢致氧化物材料改性作为一种新型材料制备与加工技术的研究;核聚变堆新型阻氚渗透涂层研究。

3、有机无机绿色钝化新技术

    采用有机成膜剂与无机添加剂组成复合钝化体系,有机成膜剂作为骨架材料发挥作用,无机添加剂在成膜过程中部分参加反应,剩余部分包裹在有机膜中,在有机膜发生破损时,无机添加剂产生类似六价铬的“自愈”功能,在此基础上进一步添加缓蚀剂,通过多元协同钝化效应获得高耐蚀性的钝化膜。

4、镁合金硅烷增强阴级电泳耐蚀涂层制备技术

    针对镁合金耐蚀性差、不耐磨、耐热性不好等问题,分别研发了硅烷增强镁合金阴极电泳涂层技术,铝涂层(通过喷涂和物理气相沉积)防护技术,高能喷丸表面纳米化增强镁合金表面硬度和耐磨性技术,镁合金高温隔热耐蚀复合涂层制备技术。

5、机械研磨快速渗涂纳米涂层与机械研磨电镀与化学镀技术

    将机械研磨与传统包埋渗、电镀与化学结合,获得纳米结构的金属间化合物涂层,各种纳米金属镀层和Ni-P纳米碳管等复合镀层,具有优异的新特性。

6、等离子电解制备金属、陶瓷、碳纳米管、类金刚石薄膜技术

    发现在水溶液中气膜微弧放电在阴极与阳极之间转移的规律;利用气膜微弧放电的物理化学效应,发展了阴极等离子电解沉积金属涂层、陶瓷、碳纳米管、类金刚石薄膜等技术。特点:纳米结构、冶金结合,涂层致密、沉积速度高。

7、多功能涂层材料及应用

    研究开发的环保涂料在紫铜、镁合金和钢铁表面具有优异的耐蚀性;尤其是烯烃类涂料除了具有优异的耐蚀性,还具有耐高低温、柔顺性好、抗指纹、可印刷的功能,可以进行刷涂、喷吐和滚涂。

8、轻质晶体材料内部应力短波长X射线衍射无损检测

    利用短波长特征X射线衍射仪(SWXRD),对轻质晶体材料内部的残余应力进行无损检测,其空间分辨率为0.1×2-6×5mm,可以进行定点应力测试,对铝合金、钛合金、镁合金、硅材及钢铁穿透。深度分别30mm、9mm、70mm、30mm及4mm,应力测试误差小于±25MPa。针对铝合金搅拌摩擦焊焊接后易产生残余应力,利用(SWXRD)获得了焊接区的板厚中心层的残余应力分布,并发现与其硬度与微观组织的相关性。

9、硅钢系列功能涂料与涂层

    针对硅钢生产过程中各工序的特点,与相关企业合作,发展了硅钢防氧化涂料、无取向硅钢铬系列绝缘涂料、无取向硅钢环保绝缘涂料、取向硅钢涂料。其中,无取向硅钢绝缘涂料与取向硅钢涂料实现了工业化生产,应用到马钢、武钢等企业的产品中。取向硅钢的绝缘涂料会对基体产生一定的张力,利于磁性的改善。防氧化涂料可以显著降低硅钢的烧损,尤其是减小热轧边裂问题,提高了成材率,在武钢获得了工业化应用。

10、微波化学热处理制备抗氧化、抗烧蚀涂层技术

    利用微波能量,改变传统外热式加热方式,实现整体均匀加热;同时利用微波产生的化学效应,有效地促进氯化物、氟化物生成,促进Al、Si、Cr元素在基体中的扩散,所制备涂层致密、均匀、膜基结合力可达40MPa以上。在黑色金属、有色金属、钛合金等材料表面均可制备铝化物、硅化物、富铬涂层;在难熔金属、C-Cf复合材料、C-Sif复合材料表面可制备硅化物及其复合涂层。大幅度提高基体材料的抗高温氧化、硫化、烧蚀性能。

11、机械研磨滚镀涂层技术(SMAT)

    本成果来源于广西有色金源稀土股份有限公司的烧结钕铁硼表面Ni/Cu/Ni防护体系镀层制备与优化工艺项目,由于近年来烧结钕铁硼永磁材料在汽车、风力发电、医疗等行业的巨大需求,同时稀土资源关系战略发展,国家严控稀土初级开发与出口,要求有一定经济实力的企业往高附加值的稀土产品进行开发研究。为解决NdFeB稀土材料表面镀层结合力差、镀层孔隙率大、耐蚀性不足等问题,本技术利用滚动过程中产生的机械研磨作用,诱导基体表面产生低能位错,产生大量挛晶和缺陷组,促进镀层的形核速率,使其大于晶粒生长速率,同时通过细化晶粒,降低镀层孔隙率、提高膜基结合力,最终提高了稀土磁性材料的耐电化学腐蚀的性能。

【研究室承担科研項目】

  • 1、国家级项目:国家重大科技工程项目,何业东,2012-2015;
  • 2、国家级项目:高温氧化动力学测试设备建设,何业东,2011-2014;
  • 3、国家自然科学基金:弥散贵金属微粒增韧复合热障涂层的结构与特性研究,何业东,2013-2016;
  • 4、国家自然科学基金:高强铝合金搅拌摩擦焊内部残余应力分布的多因素关联研究,张 津,2013-2016;
  • 5、国家自然科学基金:大面积阴极等离子电解沉积金属涂层的机理及其涂层特性研究,何业东,2012-2015;
  • 6、科技部及其他部委项目:铝合金搅拌摩擦焊内部应力无损表征,张津,2013-2015;
  • 7、科技部及其他部委项目:涂层残余应力无损检测方法,张津,2013-2015;
  • 8、科技部及其他部委项目:高温热强钢及其抗烧蚀磨损性能,张津,2014-2015;
  • 9、科技部及其他部委项目:镁合金耐蚀隔热涂层制备,张津,2011-2015;
  • 10、科技部及其他部委项目:新型耐热耐磨钢及抗烧蚀性能研究,张津,2013-2015;
  • 11、科技部及其他部委项目:新型功能材料的理化性能分析表达方法及应用,曹江利,2013-2015;
  • 12、科技部及其他部委项目:激光刻蚀后电泳涂装基础研究,王金伟,2013-2015;
  • 13、科技部及其他部委项目:材料表面化学、核材料,曹江利,2013-2014;
  • 14、科技部及其他部委项目:航天军工配套课题,王德仁,2012-2015;
  • 15、其它项目:控制隧道孔长度一致性制造高比容高压铝箔技术研发,何业东,2013-2015;
  • 16、其它项目:高压铝箔多V高效腐蚀技术的研究开发,何业东,2012-2015;
  • 17、其它项目:轻质晶体材料内部残余应力短波长X射线衍射表征,张津,2014-2015;
  • 18、其它项目:电源系统镍基催化剂制备技术研究,孔祥华,2014-2015;
  • 19、其它项目:动力电源电极材料制备新技术,孔祥华,2011-2015;
  • 20、其它项目:能源装备阻氢涂层与涂料制备技术研究,孔祥华,2012-2016;
  • 21、其它项目:冷轧钢板防锈新技术研究,孔祥华,2012-2014。
  • 22、其它项目:冷轧钢板光亮退火氧化色缺陷控制技术,孔祥华,2013-2014。
  • 23、其它项目:石油钻具钢开裂机理与控制,孔祥华,2013-2014。
  • 24、其它项目:煤制气设备腐蚀机理及防护涂层开发项目,孔祥华,2014-2015。
  • 25、其它项目:异型金属器件与聚氨酯电缆护套连接表面技术及密封性能研究,王金伟,2013-2015。
  • 26、其它项目:锌溴液流电池双极性电极材料表面修饰技术研究项目,王德仁,2013-2014。
  • 27、其它项目:磁性材料机械研磨滚镀复合涂层技术开发项目,王德仁,2013-2014。
  • 28、其它项目:煤制气设备腐蚀机理及防护涂层开发项目,王德仁,2014-2015。

【研究室团队建設】

本研究室除了开展科学研究、学术交流外,还组织团队成员参加各种丰富多彩的课外活动。

 
 
北京科技大学新材料技术研究院   地址:北京市海淀区学院路30号   邮编:100083 返回学校首页