Cr-硅烷杂化涂层界面键合工程：兼具双功能防冰与耐腐蚀特性的长效超疏水铝合金表面

本文推荐：研究通过强脉冲离子束(IPIB)技术（氢30%/碳70%，250 kV加速电压，0.6-1.6 J/cm2能量密度）处理65号碳钢表面，揭示了其表面形貌平滑化（粗糙度降低2-3倍）、弹塑性性能优化（摩擦系数降低1.5倍）及相组成演变（新相生成）的机理，为工程材料在严苛环境下的耐久性设计提供了理论支撑。

　　

Highlight

Cr-硅烷杂化涂层的界面键合工程：当铝合金表面遇上"双防黑科技"

材料与样品

我们研究的对象是含碳量0.65%的亚共析碳钢65，其化学成分包括：0.62-0.70% C、0.50-0.80% Mn、0.17-0.37% Si等。样品经830°C热处理30分钟后水淬，再机械抛光至镜面效果——这相当于给钢材做了个"热玛吉+光子嫩肤"的组合护理。

表面形貌与拓扑结构研究

原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)图像显示（见图1-5），离子束处理就像给钢材表面做了"微整形"：

• 粗糙度显著降低（Ra值减少2-3倍）

• 出现火山口状凹陷（crater），直径4-6μm

• 表面密度从2×10⁸激增至8×10⁸ m^-2

原始样品表面的"皱纹"（微划痕）被神奇抚平，取而代之的是均匀分布的纳米级凹陷，仿佛月球表面般的特殊纹理。

结论

研究发现，在250 kV加速电压下，用氢碳混合离子束（30%H+70%C）以0.6-1.6 J/cm²能量密度轰击100 ns，就能让钢材表面发生"基因突变"：不仅获得更光滑的"皮肤"，还形成特殊的弹坑结构。这种"离子束美容术"通过快速熔融-凝固过程，在材料表面打造出兼具低摩擦系数（降低1.5倍）和高机械强度的"智能皮肤"，堪称材料界的"冻龄秘术"。