我國正積極發(fā)展成為海洋強國，其中海洋工程裝備的發(fā)展和建設(shè)是戰(zhàn)略中的關(guān)鍵要素。然而，海洋環(huán)境惡劣，對海工裝備帶來了巨大的挑戰(zhàn)，包括海水腐蝕、微生物腐蝕、浪潮沖刷，尤其是摩擦和腐蝕的耦合作用容易導(dǎo)致裝備失效和損壞，給應(yīng)用單位帶來了極大的經(jīng)濟損失。

為提高海工裝備的壽命，業(yè)界通常采用的方法是在裝備表面應(yīng)用防護性涂層。目前廣泛使用的防護涂層分為四類：高分子涂層、金屬基涂層、金屬陶瓷涂層和陶瓷涂層。然而，這些涂層存在的痛點包括：要么防腐不耐磨，要么耐磨不防腐，結(jié)合強度低，或表現(xiàn)出極端脆性。因此，開發(fā)新型的涂層材料和技術(shù)對提高海工裝備的性能至關(guān)重要。

Fe基非晶-納米晶涂層兼具高耐蝕耐磨特性，被視為海洋工程領(lǐng)域最具潛力涂層材料。本技術(shù)的突破有望解決當前海工裝備表面防護涂層防腐不耐磨、耐磨不防腐、結(jié)合力低等卡脖子難題。

1）針對常規(guī)應(yīng)用場景，提供超音速火焰噴涂制備的Fe基非晶納米晶涂層方案，孔隙率低于1%，界面結(jié)合強度＞40 MPa，表面硬度＞800 Hv，耐蝕性能達到不銹鋼100倍，耐磨性能優(yōu)于硬Cr涂層。

2）針對界面結(jié)合有特殊需求的應(yīng)用場景，提供超高速激光熔覆非晶納米晶涂層方案，界面冶金結(jié)合，孔隙率低于0.2%，表面硬度＞800 Hv，耐蝕性能優(yōu)于不銹鋼，抗沖擊性能優(yōu)于硬Cr涂層和熱噴涂陶瓷涂層。

3）針對水下應(yīng)用場景，提供防腐防污一體化Fe基非晶納米晶涂層、耐磨防污一體化涂層解決方案，抗菌性能大于95%，耐鹽霧腐蝕＞3000h，耐生物污損性能＜5%（污損面積），耐磨性能優(yōu)于商用防污涂層5倍。

圖1 非晶納米晶圖層樣件及性能

圖2 優(yōu)異的多尺度海洋抗污性能

現(xiàn)有的涂層材料要么防腐不耐磨，要么耐磨不防腐，結(jié)合強度低，或表現(xiàn)出極端脆性（陶瓷涂層）。Fe基非晶-納米晶涂層具有耐蝕耐磨一體化特性，而且通過特殊的表面改性技術(shù)，可以實現(xiàn)防腐防污一體化、耐磨防污一體化，具有獨特的性能優(yōu)勢。

2021年教育部自然科學(xué)獎二等獎

2022年湖北省自然科學(xué)獎三等獎

已有樣品/樣機。

非晶涂層技術(shù)作為防腐耐磨一體化涂層共性技術(shù)，可應(yīng)用于對耐腐蝕、耐磨性能要求較高的各類關(guān)鍵零部件。

知識產(chǎn)權(quán)：

該成果包括10余項已授權(quán)中國發(fā)明專利。

合作方式：