钢铁表面高强韧涂层的研究进展

在钢铁材料表面制备硬质涂层,可明显改善其表面硬度低和耐磨性差而导致在摩擦工况下使用寿命低的问题.然而传统均质涂层在提高强度、硬度和耐磨性的同时,会大幅降低其韧性,即强度和韧性呈现"倒置关系".针对强度-韧性的"倒置关系",设计并开发出具有高强、高韧、高耐磨的涂层,对扩大钢铁材料的应用具有重大意义.从制备工艺、微观组织、力学性能以及强韧化机制等方面,综述了钢铁表面层状结构涂层、多尺度结构涂层、梯度结构涂层和纳米结构涂层等几种高强韧涂层的研究进展.在此基础上,指出钢铁表面高强韧涂层未来应向开发新型表面改性技术、设计与精确调控多元多尺度复合构型以及构建微观组织-力学性能数值模型的方向发展.进一步提出了钢铁表面多元多尺度结构涂层的可控制备技术原型,即通过新型表面改性技术与理论计算、仿真模拟的协同配合,实现钢铁表面多元多尺度结构涂层的进一步优化设计与精确调控,建立微观组织-力学性能之间的函数关系,准确揭示其强韧化机理,为突破强度-韧性"倒置关系"瓶颈,实现综合性能优异的钢铁基表面复合材料的制备提供新思路.