钛涂(tu)层制(zhi)备与后处理工艺(yi)及(ji)应(ying)用(yong)研究(jiu)进展

引言(yan)

随着表(biao)面工(gong)程(cheng)的发(fa)展(zhan)，涂(tu)层技术(shu)得(de)到了(le)广(guang)泛(fan)应(ying)用。有机涂(tu)层存(cun)在复(fu)杂服役环境下(xia)力学强(qiang)度低(di)、不(bu)耐磨 、易脱落(luo)、寿(shou)命短等(deng)问(wen)题，其(qi)可(ke)靠(kao)性无(wu)法得(de)到有(you)效(xiao)保障[1-2]。金(jin)属涂层(ceng)以(yi)出(chu)色(se)的力学性能与耐久性脱(tuo) 颖而(er)出(chu)，有(you)望增强材(cai)料性(xing)能(neng)，延(yan)长(zhang)服役(yi)寿命(ming)，具有良(liang)好(hao)的(de)应(ying)用潜(qian)力(li)，研发高性(xing)能金(jin)属涂(tu)层(ceng)材料已成(cheng)为(wei)工程(cheng)领 域的迫切(qie)需求(qiu)[3-5]。

钛及钛(tai)合金(jin)因良(liang)好的低(di)温性能与优(you)异(yi)的耐(nai)蚀性(xing)、低(di)密度(du)、高强(qiang)度等(deng)特性，广泛应用(yong)在海洋(yang)工程(cheng)、航空航(hang) 天、生(sheng)物医疗等诸(zhu)多领域(yu)，被誉为“21世(shi)纪的(de)金属”[6]。尽管钛(tai)具(ju)有(you)诸(zhu)多(duo)优点(dian)，但高(gao)活性(xing)、易氧(yang)化 、制备加(jia)工(gong)成本(ben)高、后(hou)续加工困难等问题也限(xian)制了(le)其(qi)推广应(ying)用。为(wei)了(le)降低工程(cheng)应(ying)用(yong)成(cheng)本(ben)，工(gong)业(ye)生(sheng)产中(zhong)常(chang)采(cai) 用(yong)在低成本金(jin)属表面沉(chen)积贵金(jin)属层的(de)手段，使低(di)成本金(jin)属(shu)承(cheng)担(dan)复(fu)杂力(li)学载荷(he)，由(you)表(biao)层贵(gui)金(jin)属来(lai)满足(zu)特(te)定(ding)表面(mian) 性能[7]。覆有钛涂层的(de)“复(fu)合(he)型材(cai)料(liao)”可充(chong)分发(fa)挥(hui)涂层(ceng)与(yu)基(ji)体(ti)各(ge)自的(de)优(you)势(shi)，规(gui)避各(ge)自缺点，获得(de)单(dan)一 金(jin)属无法达到的(de)综合性能[8]。

由于钛(tai)材熔(rong)点(dian)高且易(yi)氧化(hua)，现(xian)常用喷涂(tu)、激(ji)光(guang)熔覆(fu)、气(qi)相沉(chen)积(ji)等方(fang)法在同／异(yi)种(zhong)基体表(biao)面(mian)制备厚(hou)度均(jun) 匀的(de)钛(tai)涂层(ceng)。通过对涂层(ceng)元素、成分的(de)调(diao)整(zheng)和结(jie)构设(she)计(ji)可制(zhi)得(de)面(mian)向不(bu)同(tong)服役(yi)环(huan)境应用的钛(tai)涂(tu)层(ceng)，并根(gen)据涂(tu)层特性进行(xing)后(hou)处(chu)理，以(yi)进一(yi)步改(gai)善(shan)涂层性(xing)能(neng)，减(jian)少(shao)孔隙、裂纹等(deng)缺(que)陷(xian)对 材料(liao)的不(bu)良(liang)影响[9-10]。本文将对钛涂(tu)层(ceng)常用(yong)制(zhi)备技术与(yu)后处(chu)理(li)手(shou)段进行介(jie)绍(shao)，并(bing)结(jie)合国内(nei)外(wai)研究(jiu)报(bao) 道(dao)对(dui)钛(tai)涂(tu)层在海洋(yang)工(gong)程、生(sheng)物医疗(liao)、航空(kong)航天与(yu)能源化工等领(ling)域(yu)的(de)应(ying)用(yong)研究进展进(jin)行阐述，以(yi)期(qi)为(wei)相(xiang)关(guan)行(xing)业(ye) 人员提供参考。

1、钛涂(tu)层(ceng)材(cai)料常(chang)用制(zhi)备(bei)技术(shu)

涂(tu)层(ceng)能(neng)显著(zhu)增(zeng)强材料表面(mian)性(xing)能，使基体(ti)表面(mian)功能化[11]。在(zai)材料(liao)表(biao)面制(zhi)备钛(tai)涂层(ceng)，不(bu)仅(jin)可利用(yong)钛材(cai) 的(de)优(you)异性(xing)能(neng)，亦可(ke)显(xian)著(zhu)降低(di)材(cai)料(liao)成(cheng)本(ben)、缩(suo)短(duan)制(zhi)备周期(qi)，具有显著(zhu)的(de)应(ying)用优势(shi)。

涂(tu)层(ceng)制备(bei)是(shi)至(zhi)关(guan)重要的(de)一步(bu)，根(gen)据(ju)不同成分(fen)特(te)性与应(ying)用需求(qiu)的钛(tai)涂层(ceng)选择(ze)合(he)适(shi)的制备(bei)工(gong)艺将(jiang)有助于材料 性(xing)能的(de)提升(sheng)，目前(qian)常(chang)用(yong)的钛(tai)涂(tu)层制备(bei)技术主(zhu)要有等(deng)离(li)子(zi)喷涂与超音速(su)火(huo)焰(yan) 喷(pen)涂(tu)等(deng)传(chuan)统(tong)热(re)喷涂技术(shu)，以及冷喷涂、激(ji)光熔(rong)覆和(he)气相沉(chen)积(ji)等(deng)技(ji)术[5，12-15]。

1.1热喷(pen)涂

热(re)喷涂(tu)是(shi)用火焰、等离子射(she)流、电弧(hu)等作(zuo)为(wei)热(re)源(yuan)将涂(tu)层(ceng)材(cai)料(liao)（丝、棒(bang)、粉）加(jia)热到熔(rong)融(rong)或半熔(rong)融(rong)状态， 并高(gao)速喷射(she)至(zhi)基体(ti)表(biao)面使之凝(ning)固(gu)沉积(ji)形(xing)成涂(tu)层的(de)技术[4]。热(re)喷涂具(ju)有灵(ling)活性与通用性(xing)的特(te)点，根(gen)据喷(pen) 涂(tu)颗粒速度(du)、颗粒温(wen)度(du)和平均(jun)原(yuan)料(liao)尺寸(cun)特(te)征(zheng)，可(ke)对典(dian)型喷(pen)涂技术进(jin)行(xing)分类，如(ru)图(tu)1所示(shi)[16]。

等离子喷涂(tu)、超(chao)音速(su)火(huo)焰喷(pen)涂、电(dian)弧喷(pen)涂等传统热(re)喷(pen)涂(tu)技术在(zai)钛(tai)涂(tu)层(ceng)制备(bei)领域有(you)着(zhe)广泛应用(yong)[12-13 ，17]，由图(tu)1可(ke)知(zhi)该(gai)类技术(shu)普(pu)遍都需(xu)通(tong)过高(gao)温(wen)将原(yuan)料(liao)钛(tai)粉加热熔融用(yong)以喷涂(tu)。而(er)钛(tai)化学性(xing)质(zhi)十(shi)分(fen)活(huo) 泼，在高温下极(ji)易与(yu)空气中氧(yang)、氮等气体发生反应(ying)，使得涂(tu)层中化合物含(han)量(liang)与孔隙(xi)率普(pu)遍较 高(gao)，如(ru)Ｉｓｈｉｋａｗａ等(deng)[18]采(cai)用火(huo)焰喷(pen)涂(tu)在碳(tan)钢表面制(zhi)备了(le)钛(tai)涂(tu)层(ceng)，由于喷(pen)涂过程中(zhong)涂层(ceng)材(cai)料(liao)未被(bei) 充分保护(hu)，涂层(ceng)中(zhong)将(jiang)近(jin)一半(ban)的(de)钛(tai)转(zhuan)化(hua)为(wei)金属化(hua)合物(wu)，使得涂层(ceng)孔隙(xi)率过(guo)高(gao)。研(yan)究表(biao)明，喷(pen)涂(tu)气氛环境对(dui)涂(tu) 层质量(liang)有(you)着(zhe)重要影(ying)响，保护(hu)气(qi)氛或真(zhen)空(kong)环(huan)境可(ke)降(jiang)低钛(tai)的(de)氧化程(cheng)度(du)，有(you)利(li)于(yu)获得(de)低(di)氧、高(gao)致密(mi)的(de)钛(tai)涂层[14 ]。

在(zai)传(chuan)统热喷涂技(ji)术(shu)中，涂层(ceng)材料会(hui)经(jing)历熔(rong)化(hua)与快速(su)凝固的(de)变(bian)化(hua)过程，氧(yang)化物(wu)与(yu)孔(kong)隙难以(yi)避免，同时(shi)高(gao)温 下(xia)涂层(ceng)材料会(hui)发(fa)生(sheng)相(xiang)变(bian)，影(ying)响涂(tu)层性(xing)能[4，19]。鉴(jian)于传(chuan)统热喷涂涂层(ceng)的(de)高(gao)孔(kong)隙(xi)率特征(zheng)，热喷(pen)涂(tu)类技(ji) 术(shu)不适用于制(zhi)备(bei)高耐(nai)蚀(shi)性防(fang)护涂(tu)层，例(li)如(ru)，曲彦(yan)平等[13]研(yan)究发现(xian)电(dian)弧喷涂(tu)制(zhi)备的(de)钛涂(tu)层(ceng)因高(gao)孔隙(xi)率需 后(hou)续封(feng)孔(kong)处理才能(neng)获得(de)耐蚀(shi)性(xing)。而在(zai)骨植(zhi)入(ru)物的(de)多(duo)孔(kong)涂层(ceng)制备(bei)方面(mian)，热(re)喷涂(tu)类(lei)技术(shu)具(ju)有一(yi)定优势，例(li)如， 大(da)气(qi)等离子体喷(pen)涂制备的多(duo)孔(kong)TiO2涂层可(ke)改善植入物(wu)的(de)蛋(dan)白质(zhi)吸(xi)附与骨整合能(neng)力(li)[20]。综(zong)上(shang)所 述，热喷(pen)涂技术在制(zhi)备熔点高(gao)、塑(su)性差的(de)钛化(hua)合(he)物(wu)涂层(ceng)方面(mian)更有优(you)势(shi)[21]；而(er)钛及(ji)其(qi)合金(jin)塑性较好，易 发生高(gao)温氧化，故制(zhi)备钛金(jin)属(shu)或(huo)钛合(he)金涂层(ceng)可(ke)采用(yong)喷涂(tu)温度较(jiao)低的冷(leng)喷涂技术(shu)[22]。

1.2冷喷(pen)涂(tu)

冷(leng)喷涂(tu)是利(li)用(yong)电(dian)能(neng)将(jiang)高压(ya)气(qi)体(ti)（He、N2等）加(jia)热(re)到一定温度，并在(zai)拉瓦尔管加速作(zuo)用(yong)下使(shi)粉末(mo)颗(ke) 粒高速沉(chen)积(ji)至(zhi)基体表(biao)面形成(cheng)涂层的技术[3]。冷喷涂过程(cheng)中(zhong)颗(ke)粒(li)未熔(rong)化(hua)，其是以固(gu)体(ti)形(xing)式进行(xing)沉积，由 于先沉(chen)积颗粒(li)持续受(shou)到后(hou)沉积颗(ke)粒的撞击(ji)，涂(tu)层愈加(jia)致(zhi)密，与基体结合(he)更(geng)加牢(lao)固(gu)，因(yin)此(ci)冷喷(pen)涂涂(tu)层(ceng)通(tong)常具有(you) 低(di)的孔(kong)隙(xi)率(lv)、高(gao)的(de)沉积效(xiao)率与(yu)结(jie)合(he)强度(du)[23-24]。与传(chuan)统(tong)热喷涂(tu)相(xiang)比(bi)，冷(leng)喷涂最大(da)优势在(zai)于低温固(gu)态(tai) 沉(chen)积，低(di)的(de)喷涂(tu)温(wen)度避(bi)免(mian)了钛(tai)的(de)氧(yang)化以(yi)及高温对(dui)基(ji)体的不(bu)良(liang)热(re)影响[22]，如(ru)Ｇａｒｄｏｎ等(deng)[25] 为防止聚合物基(ji)底(di)的热(re)分解，采用冷(leng)喷(pen)涂(tu)在聚(ju)醚醚酮（PEEK）表面制得(de)了(le)厚度(du)均匀(yun)、结合(he)良好的钛涂 层。

对(dui)冷(leng)喷(pen)涂而(er)言，喷涂颗粒需(xu)达到一(yi)定(ding)的(de)临界速(su)度(du)才(cai)能(neng)沉(chen)积形(xing)成(cheng)涂层，推进(jin)气体种类(lei)、喷涂温度(du)与(yu)喷涂压(ya) 力(li)等因(yin)素对涂(tu)层质量有(you)着显(xian)著影(ying)响(xiang)[24]。He具(ju)有高载气速(su)度特(te)性，以(yi)其(qi)为(wei)推进(jin)气(qi)体可获得(de)高(gao)的(de)颗粒(li) 速(su)度，有(you)利(li)于(yu)增(zeng)加(jia)颗粒(li)变形(xing)量(liang)、促(cu)进颗(ke)粒扁(bian)平化，从(cong)而(er)获(huo)得更(geng)为(wei)致密的钛(tai)涂层(ceng)[26]，但(dan)He成(cheng)本高(gao)昂(ang) ，实(shi)际生产中多(duo)采用He、N2混(hun)合(he)气[27]。Ｇｕｌｉｚｉａ等[23]指出(chu)，提(ti)高(gao)喷(pen)涂温度与(yu)压 力(li)也有助(zhu)于(yu)提升(sheng)冷(leng)喷(pen)涂涂(tu)层致密度，且(qie)温(wen)度影响(xiang)更为(wei)显著(zhu)，但温度(du)过高时，涂(tu)层(ceng)中(zhong)Ｏ与(yu)Ｎ含量增(zeng)大(da)，导 致(zhi)钛(tai)涂(tu)层性(xing)能(neng)下降(jiang)。除(chu)上述(shu)影响(xiang)因素(su)外(wai)，西安交通大学李长(zhang)久(jiu)教授团(tuan)队(dui)[22]综述了(le)冷喷涂(tu)粉末形态(tai)、 基(ji)体状态(tai)与(yu)喷(pen)嘴(zui)形(xing)状(zhuang)等因素对(dui)钛(tai)涂层性能的影(ying)响(xiang)，为冷(leng)喷涂(tu)钛涂(tu)层的(de)研(yan)究(jiu)和应用提(ti)供了(le)一定(ding)的(de)理论参考。

冷喷涂沉积(ji)形(xing)成的钛涂(tu)层(ceng)具(ju)有硬(ying)度(du)高(gao)、塑性(xing)差的(de)特(te)点，且涂层内部(bu)常存在因颗粒结合(he)不(bu)良而(er)产生的(de)孔(kong)隙 等缺(que)陷(xian)。

为了改(gai)善冷(leng)喷涂金(jin)属涂层(ceng)的(de)性能(neng)，西(xi)北工业(ye)大学李(li)文亚(ya)教授[28]提(ti)出“冷喷涂＋”概(gai)念(nian)，即将(jiang)冷(leng)喷 涂与特(te)定(ding)工(gong)艺(yi)（如喷丸(wan)、热(re)轧(ya)、热(re)处理等）相(xiang)结(jie)合(he)，以(yi)减小(xiao)涂层(ceng)孔隙(xi)率(lv)、改善(shan)涂层(ceng)结(jie)合(he)强度与(yu)强塑(su)性，该研(yan) 究为(wei)促进(jin)冷(leng)喷(pen)钛涂层(ceng)的工(gong)业(ye)化应(ying)用提(ti)供了技(ji)术指导。结合上述对钛(tai)涂层(ceng)喷涂(tu)制备(bei)技术(shu)的(de)阐述(shu)，现将(jiang)钛涂层(ceng) 常用喷涂(tu)制(zhi)备(bei)技术的优(you)缺点(dian)总结于(yu)表1[14，16，29-30]。

1.3激光(guang)熔(rong)覆

激(ji)光(guang)熔(rong)覆(fu)是粉(fen)体经(jing)高(gao)能激光(guang)束辐照(zhao)后与(yu)基(ji)体(ti)表(biao)面熔合并(bing)快(kuai)速凝(ning)固形(xing)成涂层的工(gong)艺(yi)方法[31]。激(ji)光 熔覆(fu)与喷涂(tu)有显著(zhu)的(de)不同(tong)，由(you)于激(ji)光熔覆的高(gao)温特(te)性，涂(tu)层(ceng)中(zhong)孔(kong)隙(xi)可大量消(xiao)失(shi)，从(cong)而使(shi)组织(zhi)更(geng)加(jia)均(jun)匀，涂层内(nei)部与(yu)结(jie)合(he)界(jie)面处(chu)原子(zi)通(tong)过(guo)相互扩散(san)可(ke)形成良好(hao)的冶金结(jie)合，同(tong)时(shi)熔(rong)覆 后的(de)快冷“淬火(huo)”作用使(shi)得(de)涂层(ceng)具有高硬(ying)度(du)，故激(ji)光(guang)熔覆(fu)钛涂层(ceng)在(zai)耐磨(mo)、耐(nai)蚀与高(gao)温(wen)抗氧(yang)化(hua)领(ling)域有(you)着广(guang)泛(fan)应 用[5]。

采用(yong)激(ji)光熔覆制(zhi)备(bei)钛涂层时，需考虑(lv)Ti涂层与基(ji)体之间(jian)的(de)相(xiang)容性(xing)问(wen)题(ti)，一(yi)般(ban)为了(le)保(bao)障熔(rong)覆层具有良(liang) 好的力(li)学(xue)性(xing)能，需(xu)使涂层成分(fen)尽可能(neng)接(jie)近基(ji)体(ti)金属(shu)，保证涂层与基(ji)体金属(shu)之(zhi)间(jian)良(liang)好熔(rong)合(he)[5]。Ｗａｎｇ等(deng)[32]在(zai)TC4表(biao)面(mian)采(cai)用(yong)激光熔(rong)覆制(zhi)得(de)与(yu)基体(ti)冶(ye)金(jin)结(jie)合(he)良(liang)好(hao)的(de) 纯(chun)钛涂层，熔(rong)覆(fu)形(xing)成(cheng)的(de)钛(tai)涂层在(zai)细(xi)晶(jing)强化(hua)、晶界强化和(he)第(di)二(er)相强化(hua)的(de)共(gong)同(tong)作(zuo)用(yong)下(xia)显著提升(sheng)了TC4的耐(nai)磨(mo) 性(xing)与(yu)高温服(fu)役(yi)性(xing)能(neng)。但(dan)若(ruo)Ti涂层与基(ji)体之间相(xiang)容(rong)性差，则很(hen)难获得(de)高质(zhi)量涂(tu)层(ceng)，如西(xi)北有色(se)院(yuan)王培等 [33]采(cai)用(yong)激光熔覆(fu)技(ji)术(shu)在(zai)Ｑ235钢表(biao)面(mian)制备(bei)钛(tai)涂层，冷却后出现(xian)熔覆Ti层表面不平整的冶(ye)金不(bu) 相容(rong)现(xian)象(xiang)。其原因在(zai)于Ti与(yu)Fe之间热(re)物理(li)性(xing)质（导热率(lv)、膨(peng)胀系数(shu)等）差异较(jiao)大(da)，且Ti与Ｆ ｅ基本(ben)不(bu)互(hu)溶(rong)，熔覆后(hou)界(jie)面(mian)存在大(da)量的(de)TiｘFeｙ脆(cui)性(xing)金属(shu)化合物，导(dao)致(zhi)Fe基(ji)体与(yu)Ti涂层间 结合不牢固(gu)[34]。针对(dui)该(gai)问题(ti)，通(tong)过添(tian)加(jia)与Fe和Ti均有良(liang)好相(xiang)容(rong)性(xing)的(de)Ni中(zhong)间层(ceng)，提(ti)高了 涂(tu)层(ceng)结(jie)合强(qiang)度(du)，改(gai)善(shan)了(le)熔覆(fu)层质量(liang)[33]。北(bei)京科技大(da)学(xue)王(wang)志炜[35]在(zai)激光熔(rong)覆制备Ｑ235钢(gang) 基体(ti)表(biao)面(mian)钛(tai)／钒(fan)涂(tu)层(ceng)的(de)研究中添(tian)加了(le)钒中间(jian)层，显著提(ti)升了(le)钛涂层(ceng)与异种基(ji)体之间的结(jie)合质量(liang)，涂层(ceng)结合(he) 强(qiang)度(du)高达(da)285MPa。除(chu)上(shang)述(shu)提到的基体(ti)与涂(tu)层(ceng)间相容(rong)性问(wen)题(ti)外(wai)，激光熔(rong)覆技术因(yin)较(jiao)高(gao)的(de)冷(leng)却速(su)率(lv)导 致(zhi)硬质(zhi)钛涂(tu)层(ceng)易(yi)出现变(bian)形、开(kai)裂与元(yuan)素(su)成分(fen)偏(pian)析等，有待(dai)进(jin)一步研(yan)究改进[5，36]。

1.4气相沉积(ji)

气(qi)相沉(chen)积(ji)是在(zai)真(zhen)空中将(jiang)涂层(ceng)原料(liao)蒸(zheng)发(fa)成原子(zi)、分(fen)子(zi)或离(li)子(zi)然(ran)后(hou)沉(chen)积至(zhi)基(ji)体(ti)表面形成(cheng)功(gong)能性薄(bao)膜(mo)的技术(shu)， 按(an)照(zhao)原(yuan)理(li)可分(fen)为物理气相(xiang)沉(chen)积（PVD）与化学气相(xiang)沉积(ji)（CVD）两(liang)大类(lei)[29]。PVD对(dui)基(ji) 体热(re)影(ying)响小(xiao)，为(wei)低(di)温沉(chen)积技(ji)术(shu)，同时(shi)PVD可(ke)实(shi)现对涂层成(cheng)分(fen)及(ji)结构(gou)的(de)调(diao)控，Ｘｉａｏ等(deng)[37]采用 PVD技(ji)术(shu)在(zai)Ti（Ｃ，Ｎ）金(jin)属陶瓷(ci)基体上沉(chen)积(ji)了(le)TiＡｌＮ涂层，研(yan)究发现降低(di)基体晶(jing)粒(li)尺(chi)寸可提 升(sheng)涂(tu)层的(de)成(cheng)核(he)率与(yu)致密(mi)度。相较(jiao)于PVD技术，CVD可(ke)实(shi)现(xian)在复(fu)杂形(xing)状(zhuang)基(ji)材上的膜(mo)层制备(bei)，并且(qie)由(you)于(yu) 其(qi)原(yuan)料(liao)（前驱(qu)体）为化(hua)合物(wu)，涂层制(zhi)备(bei)时不(bu)易(yi)出(chu)现(xian)Ti氧化问题(ti)[38]。Ｇｕｏ等[15]以(yi)Ti- TiＣｌ4体系(xi)反(fan)应(ying)合成的TiＣｌ2为(wei)前驱体，采用(yong)CVD在316Ｌ不(bu)锈(xiu)钢基(ji)体(ti)上(shang)制(zhi)得了致(zhi)密(mi) 且与基(ji)体结(jie)合良好的(de)Ti涂(tu)层。Ｊｉｎ等[39]对CVD制(zhi)备钛涂层的(de)相关(guan)研(yan)究进(jin)行(xing)了综(zong)述(shu)，为新 型(xing)钛(tai)涂(tu)层(ceng)的开发(fa)提供了(le)参考。CVD工(gong)艺无(wu)需真空(kong)环境(jing)，避(bi)免(mian)了昂(ang)贵(gui)真空设(she)备的使(shi)用，但(dan)制(zhi)备(bei)时可能(neng)产生 有毒(du)气(qi)体(ti)，同时(shi)过(guo)高的(de)沉积温度对(dui)涂(tu)层质(zhi)量也会(hui)产(chan)生影响(xiang)[38，40]。

总之(zhi)，气相沉(chen)积(ji)可实(shi)现(xian)高熔点、难熔钛(tai)金属(shu)化(hua)合物(wu)的(de)沉(chen)积成(cheng)膜(mo)，多用于(yu)硬质耐磨涂层(ceng)的(de)制备(bei)，如在刃具 、模具(ju)、耐(nai)磨零(ling)件(jian)上沉积(ji)各种(zhong)钛的碳(tan)化物(wu)、氮化物(wu)、硼化(hua)物等超(chao)硬膜[39]。

但(dan)由于(yu)制(zhi)备(bei)成(cheng)本高(gao)、沉积(ji)速(su)率低等，该技术(shu)的(de)大规(gui)模应用(yong)在一定(ding)程(cheng)度(du)上(shang)受到限(xian)制[38，40]。最(zui)后(hou) ，结合本节(jie)对钛(tai)涂层常(chang)用(yong)制备方法(fa)的(de)阐(chan)述(shu)，将(jiang)各类技(ji)术的(de)特(te)征(zheng)总结、对比于表2[5]。

2、钛(tai)涂(tu)层的(de)后处(chu)理(li)技术(shu)

由(you)于制(zhi)备(bei)手(shou)段的局(ju)限，钛(tai)涂(tu)层很难达到如熔铸金(jin)属(shu)那样接近(jin)100％的致密度(du)。涂(tu)层中(zhong)通(tong)常会(hui)留有孔 隙(xi)、裂纹(wen)等(deng)缺陷，对(dui)涂层进行(xing)适当后处理可(ke)减少(shao)涂层(ceng)缺(que)陷(xian)，改(gai)善(shan)涂层(ceng)质(zhi)量(liang)。目(mu)前(qian)常(chang)用的后处(chu)理(li)方(fang)法(fa)包(bao)括(kuo)封 孔、喷丸、热轧与热(re)处(chu)理等[41-45]。

2.1封(feng)孔处(chu)理(li)

缺陷(xian)的(de)存(cun)在(zai)会(hui)降低涂层的(de)力学性(xing)能(neng)、削(xue)弱其(qi)对基体(ti)的(de)保护效果(guo)，当缺陷(xian)涂层暴(bao)露于(yu)腐蚀环(huan)境(jing)中时(shi)，腐蚀(shi) 介质会通过(guo)缺(que)陷到(dao)达基(ji)体(ti)表面(mian)并发(fa)生(sheng)腐(fu)蚀反(fan)应，腐蚀产(chan)物(wu)在界(jie)面积(ji)累(lei)，致使涂(tu)层龟裂(lie)、脱落(luo)甚至(zhi)失(shi)效，丧(sang)失对基体(ti)的(de)保护(hu)作(zuo)用[41，44，46]。

封(feng)孔处(chu)理(li)主(zhu)要(yao)是利(li)用刷涂、浸渍(zi)等手(shou)段(duan)使(shi)封(feng)孔剂渗(shen)入(ru)至(zhi)涂层(ceng)内部，达(da)到填充(chong)孔(kong)隙、改(gai)善(shan)涂(tu)层性能(neng)的效果 。为更好地(di)提(ti)升(sheng)封(feng)孔效果，一般常选用粘度低(di)、渗(shen)透(tou)性(xing)好且具(ju)有(you)良(liang)好力(li)学性(xing)能(neng)的有(you)机(ji)材料(liao)作为(wei)封孔(kong)剂[4 6]。Ｉｓｈｉｋａｗａ等(deng)[18]通过实(shi)验证(zheng)明(ming)了(le)树脂(zhi)封孔(kong)后的(de)钛涂层(ceng)具(ju)有(you)优异(yi)的耐(nai)氯化(hua)物(wu)腐(fu)蚀能力(li) 。shi等[47]以环氧(yang)树(shu)脂(zhi)为封(feng)孔剂(ji)对(dui)大(da)气等离子(zi)喷(pen)涂制(zhi)备的(de)镍钛涂(tu)层(ceng)进(jin)行表(biao)面(mian)封孔处理，空蚀(shi)实验 表(biao)明(ming)封孔(kong)处(chu)理(li)增强了(le)涂层(ceng)内片(pian)层间的结(jie)合力，提(ti)高了镍(nie)钛(tai)涂层(ceng)抑制(zhi)裂(lie)纹(wen)扩展(zhan)与(yu)抗空(kong)蚀的能力(li)[48]。Ｍ ｏｒｏńｃｚｙｋ等[49]采(cai)用环(huan)氧树(shu)脂(zhi)对AZ91E镁合金(jin)基(ji)体上(shang)的钛(tai)涂(tu)层(ceng)进(jin)行封孔处理，并(bing)使用(yong) 3.5％NaCl溶(rong)液(ye)浸(jin)泡实验(yan)考(kao)察(cha)涂层的(de)耐(nai)蚀(shi)性(xing)，发(fa)现未封(feng)孔(kong)的(de)涂(tu)层中(zhong)存(cun)在互(hu)连(lian)孔(kong)隙，因(yin)而(er)腐蚀介质能 够(gou)快(kuai)速(su)渗(shen)透(tou)到(dao)基材表面(mian)，在界面处(chu)发生电偶(ou)腐蚀，涂层(ceng)在浸(jin)泡(pao)24ｈ后(hou)脱(tuo)落(luo)，而(er)经(jing)封孔(kong)后的(de)涂(tu)层具有(you)良(liang) 好(hao)的(de)耐蚀性(xing)，可实现对(dui)基(ji)材(cai)长(zhang)达1000ｈ的(de)保护(hu)。封(feng)孔(kong)处理(li)除提升(sheng)涂层(ceng)耐蚀性外(wai)，还可赋予涂层(ceng)功 能(neng)性，Bi等[50]采用低(di)表(biao)面(mian)能(neng)的聚(ju)二(er)甲基硅(gui)氧(yang)烷（PDMS）对(dui)等离(li)子喷(pen)涂(tu)的金(jin)属(shu)陶(tao)瓷(ci)复合(he)涂层(ceng)进(jin) 行(xing)封孔(kong)处(chu)理，如(ru)图2所(suo)示(shi)，提(ti)升了(le)涂层(ceng)的防(fang)污(wu)能力，为防(fang)污(wu)钛(tai)涂(tu)层(ceng)的设计提供(gong)了参考(kao)。

2.2喷丸(wan)处(chu)理(li)

喷丸(wan)处理可(ke)使材料表(biao)面(mian)发生塑(su)性(xing)变形(xing)，产生(sheng)残余(yu)压(ya)应力(li)与(yu)应变(bian)层，并(bing)且(qie)可提升工件抵抗拉应力(li)的(de)能(neng)力(li)， 抑(yi)制(zhi)工(gong)件(jian)内(nei)部微裂纹扩展，使(shi)其(qi)疲劳寿命(ming)、抗应力腐蚀(shi)能(neng)力(li)显(xian)著(zhu)提高[51]。

对(dui)钛及(ji)其(qi)合金(jin)涂(tu)层(ceng)而(er)言，在(zai)喷(pen)丸(wan)的(de)夯(hang)实作用下(xia)，孔(kong)隙率可(ke)得到(dao)大(da)幅降(jiang)低，从(cong)而(er)提升(sheng)致(zhi)密(mi)度(du)与耐(nai)蚀(shi)性(xing)能(neng)[ 52]。根据喷(pen)丸(wan)与钛涂层沉积的(de)先(xian)后顺(shun)序，可(ke)将喷(pen)丸处(chu)理(li)分为前(qian)喷(pen)丸、原位(wei)喷丸(wan)与后(hou)喷丸[3]三类。 其中前喷丸与(yu)后(hou)喷(pen)丸(wan)处(chu)理对多种(zhong)技(ji)术(shu)制备(bei)的(de)钛(tai)涂(tu)层均可适用[53-54]；原位(wei)喷丸是(shi)结合(he)冷(leng)喷(pen)涂特点而提 出(chu)的[42]，该(gai)工(gong)艺向(xiang)原料粉(fen)末(mo)中掺入(ru)尺寸较大的(de)喷(pen)丸颗粒，喷涂时由于(yu)喷(pen)丸(wan)颗粒未达到沉(chen)积的(de)临(lin)界速(su)度(du) ，故(gu)在到(dao)达(da)表面(mian)时(shi)发生(sheng)反(fan)弹，利(li)用(yong)其(qi)反(fan)弹前的撞击力辅(fu)助(zhu)颗(ke)粒变(bian)形(xing)，从(cong)而(er)起到(dao)原位锻造(zao)的效果(guo)，其示意(yi)图如(ru) 图3所(suo)示(shi)[55]。西(xi)安(an)交(jiao)通大学(xue)李(li)长久(jiu)教授(shou)团队[42，55]研(yan)究(jiu)发现，在(zai)冷喷涂-原(yuan)位(wei)喷丸技(ji)术(shu)中(zhong) ，喷丸颗粒(li)的(de)掺入(ru)比(bi)例(li)、喷丸(wan)种类(lei)、喷涂温度(du)等因(yin)素(su)对(dui)涂层质量皆会产(chan)生(sheng)影响(xiang)。

2.3热轧处(chu)理

热(re)轧处(chu)理可在热(re)-力(li)耦合(he)作(zuo)用下降(jiang)低钛(tai)涂(tu)层内部(bu)缺陷，改善(shan)涂层内部颗(ke)粒界面(mian)结(jie)合，提高(gao)涂(tu)层(ceng)致密(mi)度(du)与内(nei) 聚强(qiang)度(du)，提(ti)升(sheng)涂(tu)层力学(xue)性能[56]。与(yu)喷丸处(chu)理(li)类(lei)似，由(you)于热轧处理也(ye)是在外力作(zuo)用下(xia)使材料(liao)发(fa)生(sheng)塑(su)性 变(bian)形，故该(gai)工艺(yi)不(bu)适(shi)用(yong)于(yu)硬度大(da)、塑性(xing)差(cha)的钛金(jin)属(shu)化合物涂(tu)层的后(hou)处理(li)。Ｌｉ等[57]通(tong)过对304 不(bu)锈(xiu)钢(gang)基(ji)底(di)表(biao)面的(de)冷(leng)喷纯(chun)Ti涂(tu)层(ceng)进(jin)行热(re)轧(ya)，制(zhi)得了强(qiang)界面结合的全(quan)致密Ti／304不锈钢复(fu)合 结构(gou)材料(liao)，其在3.5％NaCl溶液中表(biao)现出与(yu)纯(chun)Ti相当的耐(nai)蚀性(xing)。中(zhong)国(guo)科学院(yuan)金属(shu)所熊(xiong)天(tian)英(ying)教 授团队采用冷(leng)喷涂-热(re)轧工(gong)艺(yi)（工艺流(liu)程(cheng)如(ru)图(tu)4所示）制(zhi)得(de)了(le)钛(tai)／钢(gang)层(ceng)状复(fu)合(he)材料(liao)，系统(tong)研(yan)究了轧(ya)制(zhi)温度(du)、 下(xia)压(ya)量等参(can)数(shu)对(dui)钛／钢(gang)层状(zhuang)复(fu)合(he)材(cai)料性能的(de)影(ying)响(xiang)[43，58-59]，在最(zui)佳工艺(yi)参数下制(zhi)得的钛(tai)／钢(gang)层(ceng) 状(zhuang)复合材料(liao)的(de)拉(la)伸(shen)强(qiang)度、延伸(shen)率(lv)和(he)界面剪切(qie)强(qiang)度分(fen)别可达(da)599MPa、36％和(he)309MPa，远高于(yu)GB/T 8547-2019中的规定(ding)，同时(shi)具(ju)有良(liang)好(hao)的(de)可(ke)加工性(xing)与耐(nai)蚀性，整(zheng)体(ti)性(xing)能优(you)于(yu)传统(tong)轧(ya)制法(fa) 与爆(bao)炸(zha)法制(zhi)得(de)的钛(tai)／钢复合材料(liao)[56]。

2.4热(re)处理

热处(chu)理(li)可(ke)通(tong)过调控钛(tai)涂(tu)层(ceng)微观(guan)组织(zhi)达到提(ti)高涂(tu)层结(jie)合(he)强度、增(zeng)强(qiang)涂层(ceng)韧性(xing)与释放残(can)余(yu)应(ying)力的(de)效(xiao)果(guo)，是(shi)涂(tu) 层后(hou)处(chu)理方(fang)式中较(jiao)为简(jian)单(dan)且易(yi)实(shi)现(xian)工(gong)程(cheng)应用的(de)手段(duan)[22]。为(wei)提升涂(tu)层性(xing)能(neng)，Ｍｏｌａｋ等[45]对(dui)覆有(you)钛涂(tu)层(ceng)的铝(lv)合金(jin)试样进(jin)行退火热处理(li)，经(jing)回复(fu)、再(zai)结晶(jing)和晶粒(li)长(zhang) 大过程，涂(tu)层孔(kong)隙合(he)并，孔(kong)隙(xi)体积与(yu)数量显著减少，且(qie)沉(chen)积(ji)颗粒之(zhi)间(jian)的大(da)部分界面消(xiao)失(shi)，冶(ye)金(jin)结(jie)合(he)面(mian)积增 加，从而(er)使(shi)涂层(ceng)性(xing)能得(de)以(yi)提(ti)升(sheng)。陈(chen)建(jian)强(qiang)等(deng)[17]研究发现，对火(huo)焰喷涂(tu)制备的(de)钛涂(tu)层(ceng)进(jin)行850℃× 4ｈ的热(re)处(chu)理可使(shi)涂层(ceng)的(de)孔隙(xi)率降至(zhi)1.8％，结合(he)强(qiang)度(du)增(zeng)至50MPa，同(tong)时(shi)自腐蚀电流降(jiang)低(di)约1 3％。从(cong)上(shang)述(shu)研究(jiu)可(ke)见(jian)，热(re)处(chu)理使涂层(ceng)孔(kong)隙(xi)减小(xiao)，涂(tu)层质(zhi)量(liang)提(ti)升，但(dan)Ｌｉ等[44]研究(jiu)发现当涂层内(nei) 部(bu)孔(kong)隙尺

寸(cun)过大时(shi)，热处(chu)理对钛(tai)涂(tu)层(ceng)性能(neng)改善并(bing)不(bu)明显。激光熔(rong)覆(fu)钛涂层(ceng)内部(bu)会存(cun)在较大的(de)残(can)余(yu)拉应力(li)，在外(wai) 力诱(you)导(dao)下易(yi)出现(xian)应力(li)集(ji)中和微(wei)裂纹(wen)，翟(di)永(yong)杰(jie)等[60]通过(guo)在(zai)500℃下对激(ji)光熔(rong)覆(fu)Ti2ＳＣ／Ｔ ｉＳ涂(tu)层进(jin)行(xing)真(zhen)空(kong)热处理，有效缓(huan)解了(le)残(can)余(yu)拉(la)应力(li)的(de)作(zuo)用，改善了(le)涂(tu)层的(de)摩擦学(xue)性(xing)能(neng)。在(zai)生物(wu)医(yi)用材(cai)料(liao)领 域(yu)，对(dui)抗(kang)菌(jun)涂层(ceng)进行热(re)处(chu)理(li)还(hai)可(ke)实(shi)现(xian)抗(kang)菌(jun)离(li)子(zi)的(de)受(shou)控释放，提(ti)高(gao)涂(tu)层(ceng)的抗菌(jun)性能[61]。

3、钛涂(tu)层应用(yong)研究(jiu)进(jin)展

随着科(ke)技(ji)进(jin)步(bu)与(yu)工(gong)业(ye)发展，近(jin)年来各行(xing)各业对性能优(you)异的(de)功能性涂(tu)层(ceng)需(xu)求(qiu)愈(yu)加(jia)迫(po)切(qie)，钛及钛合金因(yin)高比 强(qiang)度、极(ji)佳(jia)的(de)耐腐蚀性等诸多卓越特(te)性(xing)脱(tuo)颖(ying)而(er)出(chu)，功(gong)能性钛涂层(ceng)的(de)研(yan)发在(zai)海洋(yang)工程(cheng)、生(sheng)物(wu)医疗、航(hang)空(kong)航(hang)天等 领域(yu)备(bei)受(shou)关注(zhu)[3，5，12，14]。

3.1海洋工(gong)程(cheng)领(ling)域

海洋(yang)蕴含丰(feng)富(fu)资(zi)源，具(ju)有(you)巨(ju)大(da)的开(kai)发价值(zhi)，但(dan)金(jin)属材(cai)料(liao)在(zai)复杂(za)的海洋环(huan)境(jing)中(zhong)会(hui)遭(zao)受腐(fu)蚀(shi)与生(sheng)物(wu)污损，服(fu) 役(yi)寿命大幅缩(suo)短，对国民(min)经(jing)济(ji)造(zao)成巨大(da)损(sun)失(shi)[62]。钛(tai)涂(tu)层(ceng)具有较高的(de)力(li)学强(qiang)度、极佳(jia)的耐蚀(shi)性(xing)，可延 长海洋(yang)环(huan)境中金(jin)属的服役(yi)寿命，降低工程成本(ben)，为海(hai)洋工件长久、高效的(de)工程化运作(zuo)提(ti)供重要(yao)支(zhi)持(chi)[12， 63]。

钢材因(yin)高强度(du)、低(di)成本(ben)等而(er)在(zai)海(hai)洋工程中应(ying)用广泛[64-65]，但钢材(cai)耐(nai)蚀(shi)性普 遍较差，通(tong)过在(zai)其表(biao)面(mian)沉积(ji)钛(tai)涂(tu)层(ceng)可(ke)显著(zhu)提(ti)升钢(gang)材的(de)耐(nai)蚀(shi)性，延(yan)长服役寿(shou)命(ming)。深海中(zhong)材(cai)料(liao)服(fu)役(yi)环(huan)境恶劣(lie)， 而传统有(you)机(ji)防腐涂(tu)层耐久性差(cha)，Ｌｉ等(deng)[63]为(wei)提(ti)高(gao)Ｘ80管(guan)线(xian)钢在深(shen)海(hai)环(huan)境下(xia)的耐(nai)蚀性(xing)能，在(zai)其表 面(mian)制备(bei)了孔(kong)隙率为0.93％的冷(leng)喷(pen)钛涂层，该涂层在(zai)40MPa静水压(ya)力(li)的(de)模(mo)拟(ni)深(shen)海环(huan)境(jing)中(zhong)致钝(dun)电(dian)流(liu) 密度(du)可保持(chi)在10－7Ａ·ｃｍ^－2量级(ji)，有(you)效(xiao)保护(hu)了基(ji)体。不锈钢(gang)耐(nai)蚀(shi)性(xing)较传统钢(gang)材(cai)虽有(you)所(suo)改善，但 在(zai)富(fu)Cl^-的(de)海(hai)水(shui)环(huan)境(jing)中仍会(hui)出(chu)现严重的点(dian)蚀(shi)，王(wang)治中等(deng)[66]采用(yong)冷喷(pen)涂在304不锈钢(gang)表面制(zhi)备(bei) 了自腐(fu)蚀(shi)电(dian)流(liu)密度远低(di)于基体(ti)的(de)TC4涂层(ceng)，有望大幅(fu)降低不锈钢(gang)在(zai)海(hai)洋环(huan)境(jing)中的(de)点(dian)蚀风

险。目前钛(tai)／钢复(fu)合板(ban)已(yi)在海洋(yang)构(gou)筑(zhu)物(wu)建造、船舶等领(ling)域(yu)实现(xian)了(le)工(gong)程应用，如日(ri)本(ben)跨(kua)海大(da)桥的桥(qiao)柱(zhu)[ 64]等，但暴(bao)露(lu)在(zai)海水(shui)中的钛(tai)／钢复(fu)合板(ban)端(duan)面(mian)会出(chu)现(xian)电偶腐(fu)蚀(shi)。为了减(jian)轻电(dian)偶腐(fu)蚀带(dai)来(lai)的危(wei)害(hai)，伍(wu)廉(lian) 奎等[65]在钛／钢(gang)复(fu)合(he)板端面(mian)沉(chen)积了(le)孔(kong)隙率为(wei)1.14％的(de)冷(leng)喷钛涂层，经(jing)测(ce)试(shi)，该涂层表(biao)现出(chu)高(gao) 极(ji)化(hua)阻(zu)抗（70.07ｋΩ·ｃｍ²）与(yu)良好(hao)的(de)耐盐雾(wu)腐(fu)蚀能(neng)力(li)，有效阻(zu)止(zhi)了侵蚀性(xing)离子(zi)渗(shen)透，从(cong)而(er)显(xian)著(zhu) 提(ti)升(sheng)了(le)钛(tai)／钢复合(he)板(ban)在(zai)海(hai)洋环境中的服役(yi)性能(neng)。在工(gong)程实(shi)践方面(mian)，湖北超卓航(hang)科(ke)公(gong)司采用(yong)冷(leng)喷(pen)涂(tu)制(zhi)得的(de)耐(nai) 蚀海洋(yang)钛(tai)铜管道（如(ru)图5ａ所示(shi)）已(yi)在(zai)航海(hai)领(ling)域得到工程化(hua)应用(yong)；南(nan)京中远海(hai)运船(chuan)舶设备(bei)配(pei)件有(you)限公(gong)司(si)提(ti) 出(chu)的冷喷(pen)涂(tu)制备(bei)钛(tai)合(he)金(jin)涂(tu)层(ceng)以提高船(chuan)舶管路系统(tong)耐蚀性的(de)方法(fa)具(ju)有(you)巨大(da)的(de)应用(yong)潜力(li)[67]。

钛材(cai)因(yin)优(you)异(yi)的(de)耐蚀(shi)性，在船(chuan)体(ti)结(jie)构(gou)件(jian)、潜艇(ting)耐(nai)压(ya)壳体(ti)、管(guan)道(dao)等(deng)海洋(yang)工程材料中得到(dao)广(guang)泛(fan)应用[68]。 但(dan)钛由于生物相容(rong)性差(cha)，在(zai)海(hai)洋环(huan)境(jing)中(zhong)会(hui)面临严峻(jun)的生(sheng)物(wu)污(wu)损问(wen)题(ti)[69]。附(fu)着在材(cai)料(liao)表面(mian)的(de)大(da)量(liang)污(wu)损物(wu)会增加(jia)船舶行驶(shi)阻力，降(jiang)低探测器(qi)灵敏度，对(dui)船(chuan)舶(bo)、海(hai)上公共(gong)设施、 水产养殖等(deng)造成一系(xi)列(lie)严重危(wei)害[70]，如何(he)在保(bao)有钛涂(tu)层良(liang)好(hao)耐(nai)蚀(shi)性(xing)的(de)基(ji)础上赋(fu)予(yu)其(qi)防(fang)污(wu)性能(neng)是当前(qian)有 待(dai)攻克(ke)的关(guan)键课题(ti)。通(tong)过(guo)分(fen)析海洋(yang)污(wu)损(sun)生(sheng)物(wu)形成过(guo)程，可(ke)确(que)定(ding)生物污(wu)损(sun)防治的(de)核心点在(zai)于(yu)抑制(zhi)调(diao)节(jie)膜(mo)或(huo)细 菌生物(wu)膜的形成或粘附[62]。目(mu)前防污钛涂层的(de)设计(ji)思路(lu)大(da)致分(fen)为两(liang)大(da)类(lei)，一是(shi)向(xiang)涂(tu)层(ceng)中(zhong)加(jia)入(ru)Cu[ 12]、Ａｇ[71]、Ｚｎ[72]等(deng)毒性(xing)元(yuan)素，通过(guo)释(shi)放(fang)毒性(xing)离(li)子(zi)毒杀粘附(fu)在(zai)材(cai)料表面(mian)的生(sheng)物(wu)膜(mo)与细(xi) 菌等来提(ti)高涂(tu)层防(fang)污(wu)性(xing)。例如，郑州(zhou)大(da)学田(tian)佳佳团队(dui)[12]采用(yong)等离子喷(pen)涂(tu)制(zhi)得了Cu／Ti交(jiao)替 复(fu)合涂层(ceng)，得益(yi)于电偶腐(fu)蚀促Cu^2＋释(shi)放与涂层(ceng)自抛光防(fang)污(wu)损生(sheng)物(wu)粘附(fu)[73]的(de)综(zong)合作(zuo)用，该(gai)涂层(ceng)具 有(you)接近100％的(de)抑菌(jun)率(lv)，实(shi)现(xian)了(le)高(gao)效(xiao)防污(wu)，同时防(fang)污寿(shou)命(ming)为传(chuan)统有(you)机涂(tu)层(ceng)的两倍，其(qi)防(fang)污机(ji)理(li)如(ru)图6 所(suo)示(shi)。二是对(dui)涂层(ceng)进行(xing)表面改(gai)性或(huo)仿(fang)生(sheng)结(jie)构设(she)计(ji)[62，74]。Ｚｈａｏ等[75]通过对(dui)TiＮ-Ｃ ｕ涂(tu)层(ceng)进行阳极氧(yang)化(hua)处(chu)理，在表(biao)层(ceng)得到了(le)纳米管(guan)结构(gou)的(de)TiO2涂(tu)层，在(zai)离(li)子毒性与光(guang)催化的(de)共(gong)同作用(yong)下(xia) 涂层(ceng)展(zhan)现出良好的防污潜(qian)力(li)。Ｙｉ等[76]将(jiang)等离(li)子(zi)喷涂(tu)与纳(na)秒(miao)激(ji)光(guang)技(ji)术结合，制得了(le)具有(you)微(wei)槽(cao)仿(fang)生 结(jie)构(gou)的TiO2涂层，该(gai)涂层在(zai)锐(rui)钛(tai)矿光(guang)催(cui)化与仿(fang)生(sheng)结构(gou)防(fang)粘(zhan)附(fu)的(de)综(zong)合作(zuo)用下(xia)表现出(chu)优异的防(fang)污性(xing)能。

钛(tai)涂(tu)层(ceng)在(zai)海洋工(gong)程材(cai)料腐(fu)蚀(shi)防(fang)护(hu)方面具(ju)有(you)巨大(da)的(de)应用潜力。覆有钛(tai)涂层(ceng)的(de)钢材(cai)在海(hai)水(shui)中(zhong)表(biao)现(xian)出(chu)优(you)异(yi)的 耐蚀(shi)性，其(qi)在(zai)海(hai)洋防(fang)腐领(ling)域的工(gong)程(cheng)化(hua)应用指日可(ke)待。然(ran)而，采(cai)用金(jin)属涂(tu)层解(jie)决生(sheng)物(wu)污损问题(ti)仍是挑(tiao)战，防(fang) 污(wu)钛涂(tu)层(ceng)的设计需在(zai)耐(nai)腐(fu)蚀(shi)、抗(kang)磨(mo)损(sun)与(yu)防污(wu)元素释放(fang)之(zhi)间综合(he)权衡[77]，当(dang)前(qian)防污(wu)钛涂层(ceng)材(cai)料的(de)研(yan)究(jiu)仍 处于(yu)实(shi)验(yan)室阶段，与工程化(hua)应(ying)用仍(reng)有(you)距离。

3.2生物(wu)医(yi)疗(liao)领(ling)域(yu)

钛涂(tu)层(ceng)因(yin)优(you)异的(de)耐蚀与(yu)生(sheng)物相(xiang)容(rong)等(deng)特性(xing)在改善医(yi)用(yong)植入(ru)体(ti)使用(yong)性(xing)能(neng)方面受到广(guang)泛(fan)关(guan)注(zhu)[3，14]。 TC4在(zai)骨植入(ru)物(wu)材(cai)料(liao)中(zhong)应用普遍，但(dan)其中Ｖ、Ａｌ元素(su)的(de)潜在毒(du)性(xing)引(yin)起了(le)人们(men)担(dan)忧[78]。Ｓｏ ｎｏｄａ等[79]采用PVD技术在(zai)TC4表(biao)面制(zhi)备(bei)了纯(chun)Ti涂(tu)层(ceng)，有效阻止了毒性离子(zi)的(de)渗出(chu) ，提(ti)高了TC4的(de)生(sheng)物(wu)相(xiang)容性。钛(tai)虽有(you)较(jiao)好的生物相(xiang)容性(xing)，但(dan)生(sheng)物(wu)活(huo)性差，为增强植(zhi)入(ru)物(wu)与(yu)骨组(zu)织的(de)结 合，Ｓｕｎ等[80]采(cai)用(yong)冷(leng)喷涂(tu)技(ji)术(shu)制(zhi)备了(le)Ti＋Ｍｇ复合涂(tu)层，后以真空(kong)烧(shao)结的方(fang)式(shi)使(shi)Ｍｇ成(cheng)分挥 发(fa)，得(de)到(dao)具(ju)有良(liang) 好(hao)骨整合能力的(de)多(duo)孔Ti涂层(ceng)。为(wei)进一(yi)步(bu)提(ti)高植入(ru)物表(biao)面生(sheng)物(wu)活性，Ｇｕｉｌｌｅｍ-ＭａｒTi等(deng) [81]通过(guo)冷喷涂在(zai)纯Ti表面(mian)制得(de)了(le)具有良好(hao)生物(wu)活性与(yu)骨整(zheng)合能(neng)力的羟基(ji)磷灰石(shi)-Ti复(fu)合涂层。 广(guang)州三(san)鑫(xin)金(jin)属科(ke)技有(you)限(xian)公司采(cai)用真(zhen)空等离子(zi)喷涂(tu)制得的(de)覆有(you)羟(qiang)基(ji)磷(lin)灰石(shi)-Ti涂(tu)层(ceng)的人(ren)工髋(kuan)关(guan)节与(yu)关节(jie)面实(shi) 现(xian)了(le)商(shang)业(ye)化(hua)应(ying)用(yong)，如图5ｂ所示。纯(chun)Ti与TC4虽耐(nai)蚀性(xing)好(hao)，但硬(ying)度(du)低(di)、耐(nai)磨(mo)性差。任(ren)旭辉等[ 82]为(wei)提(ti)高(gao)TC4人(ren)工关节(jie)面(mian)的耐磨(mo)性，采(cai)用PVD在(zai)基体表(biao)面(mian)沉(chen)积了(le)TiＮ涂(tu)层，经测(ce)试该材(cai) 料耐磨(mo)性(xing)和磨(mo)损稳(wen)定(ding)性都显(xian)著优于市场主流(liu)的(de)ＣｏＣｒＭｏ合金(jin)关(guan)节面材(cai)料(liao)。TiＮ涂(tu)层(ceng)因高(gao)硬度、生 物(wu)惰(duo)性等被(bei)广泛用于金属(shu)表(biao)面防(fang)护(hu)，但(dan)由于(yu)存在针孔(kong)、裂纹(wen)等固(gu)有(you)缺(que)陷，在(zai)腐(fu)蚀(shi)介质(zhi)中有基(ji)材被腐蚀(shi)的风(feng)险(xian) 。为提(ti)升(sheng)TiＮ涂(tu)层对(dui)基(ji)体(ti)的(de)保护(hu)作(zuo)用(yong)，Ｚｈａｏ等[83]采用(yong)PVD在(zai)TC4合金(jin)上制(zhi)得了 Ti／TiＮ复(fu)合多层(ceng)涂层，其中金(jin)属Ti中间层(ceng)可充当腐(fu)蚀介(jie)质与(yu)基体(ti)间的有(you)效(xiao)屏(ping)障(zhang)，抑制(zhi)TiＮ 柱状(zhuang)晶(jing)连(lian)续生(sheng)长，减少(shao)涂(tu)层(ceng)针(zhen)孔缺(que)陷(xian)，提高(gao)涂(tu)层(ceng)的抗(kang)裂性与(yu)耐蚀性[9，84]。该(gai)复合(he)涂(tu)层在(zai)37℃ 的模(mo)拟(ni)体液(ye)中 表现出(chu)优异(yi)的(de)耐(nai)磨(mo)蚀(shi)性能，与(yu)TC4合(he)金和单(dan)层(ceng)TiＮ涂(tu)层相(xiang)比(bi)耐(nai)磨蚀能(neng)力(li)分(fen)别提高(gao)了约(yue)58倍 和2倍，其(qi)磨(mo)损机(ji)制(zhi)如(ru)图7所(suo)示(shi)。

生物(wu)医(yi)用(yong)材(cai)料(liao)在实际应(ying)用中(zhong)存在细菌感(gan)染的风险(xian)，抗(kang)菌(jun)钛(tai)涂层材(cai)料(liao)可在保有基体(ti)力学性(xing)能的基础(chu)上(shang)赋(fu)予 植入体良(liang)好的(de)抗(kang)菌性(xing)。Ｊｉｎ等(deng)[85]采用(yong)磁(ci)控(kong)溅(jian)射(she)技术(shu)在316Ｌ不锈(xiu)钢表(biao)面(mian)制(zhi)备(bei)了具(ju)有(you)优(you)异(yi)耐 蚀与耐(nai)磨性(xing)能(neng)的Ti-Cu涂(tu)层(ceng)，经测试(shi)该涂层表(biao)现出优异(yi)的抗(kang)菌性(xing)（99.9％）。季震宇等[86] 采(cai)用(yong)磁控溅射技(ji)术在(zai)Ti表(biao)面制(zhi)备(bei)了(le)Ti-ＺｎＯ复(fu)合(he)涂(tu)层，发现(xian)当靶材拼接比例Ｖ（Ti）∶Ｖ（ZnO）＝95∶5时(shi)，涂(tu)层(ceng)表现出(chu)优异(yi)的(de)抗菌性(xing)。Ｗａｎｇ等(deng)[87]采(cai)用等(deng)离(li)子(zi)喷涂在304不(bu)锈(xiu) 钢表(biao)面制备了(le)Ａｇ-TiO₂复(fu)合(he)涂(tu)层，得益于TiO2光催(cui)化与(yu)Ａｇ^＋抗菌(jun)的(de)协(xie)同(tong)作用，该涂层(ceng)在保 持(chi)低细胞(bao)毒性(xing)的(de)基础上展现(xian)出良(liang)好(hao)的(de)抗(kang)菌(jun)性。

钛(tai)涂(tu)层显(xian)著提升(sheng)了植入体(ti)的(de)表(biao)面性能(neng)，提(ti)高了(le)植(zhi)入(ru)体的(de)生物相容(rong)性，根据不(bu)同应(ying)用需求选(xuan)择合适的(de)涂层(ceng) ，大大提高(gao)了材(cai)料(liao)的可(ke)选(xuan)择(ze)性，降(jiang)低工程成本(ben)。抗菌钛涂(tu)层与(yu)海(hai)洋防(fang)污 涂(tu)层(ceng)具有一定相(xiang)似(shi)性(xing)，都需要确保(bao)在具备(bei)抑制(zhi)生(sheng)物膜(mo)粘附(fu)能力(li)的(de)基(ji)础(chu)上(shang)，使材(cai)料(liao)保有良(liang)好的耐蚀(shi)、耐磨(mo) 与力(li)学性能(neng)，这(zhe)对(dui)抗(kang)菌(jun)钛(tai)涂层材(cai)料(liao)提出了(le)更高的要(yao)求。

3.3航(hang)空航天(tian)领域

航空航(hang)天材(cai)料(liao)服役(yi)环境(jing)恶(e)劣，对(dui)材(cai)料的(de)耐(nai)磨、耐(nai)高(gao)温、抗(kang)氧化腐蚀等性(xing)能要求极高(gao)。现(xian)有单(dan)一金属材 料(liao)难以(yi)满足其(qi)性能(neng)要求，表面涂层(ceng)技(ji)术(shu)具(ju)有(you)约(yue)束少、设(she)计性强、选(xuan)择(ze)空间 大、经(jing)济环(huan)保(bao)等优点，加之钛(tai)材(cai)的独(du)特(te)优势(shi)，使(shi)钛(tai)涂(tu)层在航(hang)空(kong)航天材(cai)料研(yan)发领域(yu)得(de)到了研(yan)究(jiu)人员(yuan)的重(zhong)视 [88-89]。

航(hang)空航天(tian)等飞行器件需克服重(zhong)力(li)运行，轻(qing)质(zhi)金属诸如钛合金备受青睐(lai)，已(yi)被(bei)应用于(yu)飞(fei)行器的各类(lei)框、梁 、机翼(yi)、发(fa)动机扇(shan)叶(ye)等(deng)部位，但钛(tai)合金存在(zai)硬(ying)度(du)低、耐高温(wen)氧(yang)化(hua)能(neng)力(li)差等 问题，进(jin)一步应用(yong)受限[88]。钛金属(shu)化(hua)合物(wu)具有(you)高硬度(du)与高温(wen)稳定(ding)性(xing)，在(zai)基体(ti)表面(mian)沉积(ji)钛(tai)金属(shu)化 合物(wu)涂(tu)层可(ke)改善基(ji)体(ti)性(xing)能，Ｌｉ等[90]采(cai)用高(gao)能(neng)机(ji)械(xie)合金法在(zai)TC4基(ji)体上制得(de)了具有耐高温(wen)和阻 燃特(te)性(xing)的Ti-Cu与(yu)Ti-Ｃｒ涂(tu)层。含(han)Al、Si等(deng)元(yuan)素的钛金属(shu)化(hua)合物具有(you)较好的抗高(gao)温氧(yang)化能(neng) 力，Feｎｇ等[91]采(cai)用(yong)激(ji)光(guang)熔(rong)覆(fu)技术在TC4表(biao)面制备(bei)了（Ti3Ａｌ＋TiＢ）／Ti涂(tu) 层(ceng)，并通过(guo)加入(ru)3％ＬａＢ6，借助其(qi)吸氧、细化晶粒与弥(mi)散强(qiang)化(hua)的作(zuo)用，使熔(rong)覆(fu)钛(tai)涂(tu)层(ceng)的(de)耐(nai)磨性与抗 高温氧(yang)化(hua)性(xing)得(de)以提升；为降(jiang)低(di)材(cai)料成本，Ｓｕｎ等(deng)[21]以(yi)Ti粉、Ｓｉ粉和蔗(zhe)糖为(wei)原(yuan)料，采用喷(pen)雾(wu) 造(zao)粒(li)／前驱体热(re)解(jie)技(ji)术制(zhi)得(de)Ti-Ｓｉ-Ｃ复(fu)合(he)粉(fen)末(mo)，然(ran)后(hou)使用(yong)该粉(fen)末(mo)，通(tong)过反(fan)应等离(li)子喷涂(tu)在TC4基(ji) 体(ti)上得到(dao)了室温与高温（600℃）耐磨性分别(bie)相当(dang)于(yu)基体(ti)170倍(bei)和(he)40倍的钛(tai)涂(tu)层(ceng)材料。航(hang)空(kong) 发动(dong)机(ji)叶片在(zai)沙尘、海(hai)洋(yang)高(gao)湿等(deng)恶(e)劣环(huan)境下(xia)高速(su)运(yun)转时，叶(ye)片表(biao)层会受到风沙(sha)颗粒(li)、高温盐雾(wu)颗(ke)粒(li)等物(wu)质的(de) 侵(qin)蚀作(zuo)用。曹(cao)鑫(xin)等[92]在TC4合金表面(mian)制(zhi)得了多(duo)层梯度(du)TiN/Ti涂层(ceng)，该复(fu)合(he)涂(tu)层(ceng)有着(zhe)高 硬(ying)度(du)与良(liang)好(hao)的抵抗(kang)裂(lie)纹萌生(sheng)、扩展(zhan)能力(li)，大大(da)提(ti)高(gao)了叶(ye)片抗(kang)冲(chong)蚀性(xing)能；Ｌｉ等[9]在(zai)TC11合(he)金表 面制(zhi)得了(le)TiＮ／Ti多层涂(tu)层(ceng)，研(yan)究(jiu)了其(qi)耐高(gao)温热(re)腐蚀(shi)能力(li)，发(fa)现(xian)相(xiang)较于单层TiＮ涂层，TiN/Ti多层(ceng)涂(tu)层(ceng)可显(xian)著提(ti)升基(ji)材(cai)的(de)抗热(re)盐腐(fu)蚀性能(neng)。除钛合(he)金(jin)外(wai)，镁合金(jin)、铝合(he)金(jin)因其低(di)密度(du)与优(you)异的 力学(xue)性能(neng)在(zai)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)材料(liao)中(zhong)也有(you)所(suo)应用(yong)，这(zhe)两(liang)类(lei)材料(liao)同(tong)样(yang)存(cun)在(zai)耐蚀与耐磨性(xing)差等(deng)问(wen)题(ti)，对其进(jin)行(xing)钛涂(tu)层改(gai)性 可(ke)提(ti)高基(ji)体(ti)服(fu)役(yi)性能。杨(yang)镕(rong)菲(fei)等[93]采(cai)用PVD技术在(zai)2Ａ12铝合金基(ji)体表(biao)面(mian)制(zhi)得(de)了(le)耐(nai)蚀(shi)性(xing)为 基(ji)体2倍的钛(tai)涂层(ceng)，Ｘｉｅ等(deng)[94]采用PVD技术在(zai)ＡＺ31镁合(he)金基体(ti)上(shang)制备(bei)了耐磨(mo)损性(xing)能(neng) 优异的(de)Ti/TiＮ涂(tu)层(ceng)。钛涂层(ceng)已(yi)在(zai)航(hang)空(kong)发(fa)动(dong)机、直(zhi)升(sheng)机引(yin)擎(qing)螺旋桨(jiang)叶(ye)片等(deng)结构中(zhong)得(de)到了实际(ji)应用 ，如图(tu)5ｃ所示[95]。

钛(tai)涂层(ceng)的应用大(da)大改善(shan)了(le)航(hang)空航(hang)天轻(qing)质金属耐(nai)磨、耐高温(wen)与(yu)耐蚀(shi)等性(xing)能差(cha)的问(wen)题(ti)，该领域(yu)材(cai)料(liao)服役环境 恶(e)劣，对(dui)钛涂(tu)层(ceng)性(xing)能有(you)着(zhe)极(ji)高要求。对(dui)钛(tai)涂(tu)层(ceng)成分(fen)进行(xing)调(diao)控(kong)，以(yi)及(ji)开(kai)发 多层复(fu)合钛涂(tu)层，将有助(zhu)于(yu)材料服役(yi)性(xing)能的进(jin)一步(bu)提升，促(cu)进(jin)航空(kong)航天(tian)材料性能(neng)革(ge)新(xin)。

3.4其他领(ling)域

除(chu)了(le)上述应(ying)用(yong)领(ling)域外(wai)，基于钛涂(tu)层(ceng)的(de)优异(yi)特性，其在能源(yuan)化工(gong)、机(ji)械(xie)加工、汽车制造等行业(ye)也有(you)研(yan)究(jiu)涉 及(ji)[10，13，39]。

在能源化工领(ling)域(yu)，考虑到钛对酸(suan)、碱、盐等腐蚀(shi)介质(zhi)具(ju)有耐(nai)蚀性(xing)，曲彦平等[13]采(cai)用电(dian)弧(hu)喷涂在(zai) Ｑ235钢表(biao)面制(zhi)备了(le)纯Ti涂层(ceng)，封(feng)孔后(hou)的涂(tu)层(ceng)在(zai)60℃下的(de)60％浓(nong)硫(liu)酸中(zhong)表(biao)现(xian)出优(you)异的(de)耐蚀 性(xing)。Ｇｏｌｋｏｖｓｋｉ等[96]采用(yong)激光(guang)熔覆(fu)在(zai)钛合(he)金(jin)基(ji)体表面制(zhi)得(de)了(le)对(dui)沸腾(teng)浓(nong)硝酸有(you)着优(you)异耐蚀(shi)作 用(yong)的Ti-Ｔａ基(ji)合金(jin)涂层(ceng)材料(liao)。随着(zhe)技(ji)术的(de)发(fa)展，高(gao)耐蚀(shi)、低成(cheng)本(ben)的(de)钛涂层(ceng)材料(liao)有(you)望(wang)应(ying)用于浓(nong)缩塔(ta)、冷 凝(ning)器、反应釜(fu)等(deng)化(hua)工设(she)备(bei)中(zhong)[64]。在(zai)汽车零件制造与机(ji)械(xie)加工领(ling)域，诸(zhu)如(ru)发动机中(zhong)齿轮、活塞(sai)零(ling)部(bu)件 与用(yong)于(yu)车铣削(xue)金(jin)属的刀具(ju)等(deng)材料(liao)长(zhang)期工(gong)作在(zai)高温(wen)、高(gao)应(ying)力(li)与(yu)摩(mo)擦环境中(zhong)，对(dui)材料(liao)的高温(wen)稳定性(xing)与(yu)耐(nai)磨性提出 了(le)极高要(yao)求。高硬度与高温稳定(ding)性的(de)钛(tai)金(jin)属(shu)化合(he)物涂层可实现(xian)对零部(bu)件性(xing)能的提(ti)升(sheng)。TiＮ是(shi)第(di)一种(zhong)实 现(xian)产(chan)业化(hua)并广(guang)泛应用(yong)的硬(ying)质涂层(ceng)，结(jie)合气(qi)相(xiang)沉(chen)积技术，通过(guo)元(yuan)素(su)掺杂(za)可得到耐高温氧(yang)化与耐磨(mo)性能更加优(you)异(yi) 的(de)硬(ying)质(zhi)涂层。上海(hai)英屹涂(tu)层技术(shu)有(you)限公(gong)司制备的覆有TiＡｌＮ的金属钻头实(shi)现(xian)了工(gong)业(ye)化应用，如(ru)图(tu)5 ｄ所示(shi)，同时(shi)如(ru)TiＡｌＮ、TiＳｉＮ、TiＢＮ等(deng)硬(ying)质(zhi)涂层(ceng)也具有很(hen)好的(de)应用价(jia)值(zhi)[10]。基于(yu) 钛材料(liao)的(de)优异特(te)性(xing)，加(jia)之(zhi)技术的不(bu)断进(jin)步，相(xiang)信(xin)在(zai)不久(jiu)的将(jiang)来，钛涂层(ceng)会在不同(tong)工(gong)程领(ling)域中发挥更(geng)大价(jia)值(zhi)。

4、结语与展望(wang)

钛(tai)及(ji)其合(he)金因优(you)异(yi)性(xing)能(neng)备(bei)受(shou)关注(zhu)，但钛材加工难(nan)、成(cheng)本高(gao)等(deng)问题限(xian)制(zhi)了其(qi)广泛应用(yong)。为(wei)充分(fen)利(li)用(yong)钛材 特(te)性(xing)并(bing)降低材(cai)料(liao)成本(ben)，在基(ji)体(ti)表面沉(chen)积(ji)钛涂(tu)层(ceng)是一(yi)种(zhong)有(you)效方法。本(ben)文(wen)介绍了(le)钛涂层常(chang)用制备(bei)技术，包括喷 涂技(ji)术、激光熔覆技术(shu)、气相沉积(ji)技(ji)术(shu)，并(bing)概述(shu)了进(jin)一步提(ti)高(gao)涂(tu)层(ceng)性(xing)能的常(chang)用(yong)后处理(li)方(fang)法(fa)。此外(wai)，还着重 对(dui)钛涂层(ceng)在海洋(yang)工程、生物医(yi)疗、航空航天 等领(ling)域(yu)的应用(yong)研(yan)究(jiu)现状(zhuang)进(jin)行(xing)了(le)综(zong)述。

目前国内外(wai)钛(tai)涂(tu)层研(yan)究(jiu)中存在的(de)问题(ti)主要(yao)包(bao)括(kuo)：

①制备(bei)研究(jiu)多集(ji)中(zhong)在工(gong)艺(yi)参数调控方(fang)面(mian)，对(dui)颗(ke)粒(li)沉(chen)积结 合机(ji)理研究(jiu)较(jiao)少，同(tong)时(shi)钛涂(tu)层(ceng)制(zhi)备(bei)时(shi)也(ye)会面临(lin)氧化(hua)问(wen)题(ti)；

②钛涂(tu)层(ceng)在不(bu)同的(de)基体(ti)上会出(chu)现力(li)学、电(dian)化(hua)学(xue)等(deng)性 能不匹(pi)配(pei)等(deng)问(wen)题(ti)，对钛涂(tu)层(ceng)在(zai)不同(tong)材(cai)料(liao)上的适(shi)应性(xing)问(wen)题(ti)报(bao)道较少(shao)；

③海洋防(fang)污(wu)与生(sheng)物(wu)抗菌(jun)方(fang)面(mian)有着一定(ding)的相(xiang) 似性，两(liang)个领(ling)域(yu)的(de)钛(tai)涂(tu)层开(kai)发具(ju)有一定的(de)相互借鉴意(yi)义(yi)，但对(dui)钛(tai)涂(tu)层(ceng)用(yong)于海洋防污的研究(jiu)报(bao)道(dao)较少(shao)。针(zhen)对 这(zhe)些问(wen)题(ti)，未(wei)来(lai)钛(tai)涂层材(cai)料的(de)发(fa)展趋(qu)势可(ke)归纳为(wei)以下(xia)几方面。

（1）新材(cai)料的设计与(yu)优化(hua)：在(zai)钛(tai)涂(tu)层制备(bei)领(ling)域(yu)，可通(tong)过改(gai)变(bian)元(yuan)素种类(lei)与含量(liang)等变量，开(kai)展(zhan)高通量(liang)实(shi)验(yan) ，同时(shi)根(gen)据(ju)不(bu)同材料的优势，进(jin)行多层复合(he)结构涂层开发，以(yi)寻(xun)求新(xin)型(xing)钛(tai)涂 层材料(liao)，改善性能(neng)并降低(di)成(cheng)本(ben)。

（2）制备(bei)工(gong)艺技术创新：结合目(mu)前(qian)钛(tai)涂层(ceng)研究所(suo)反(fan)映(ying)出(chu)的问题(ti)，改(gai)进制备(bei)设(she)备与(yu)提(ti)升(sheng)工(gong)艺(yi)技术，在提 高(gao)效率、降低成(cheng)本(ben)与(yu)减少环(huan)境影(ying)响(xiang)的(de)前提下，提(ti)高钛涂(tu)层的(de)质量和(he)性(xing)能(neng)。

（3）结合(he)计算机与(yu)人工智(zhi)能技(ji)术实(shi)现(xian)定(ding)制(zhi)化(hua)应用(yong)：针对工程应(ying)用需(xu)求，将(jiang)实验、有(you)限(xian)元(yuan)模拟与机器(qi)学(xue) 习(xi)相结(jie)合，进(jin)行制(zhi)备(bei)工艺过(guo)程仿(fang)真(zhen)，以(yi)期(qi)获得低(di)成本且满足(zu)定制化(hua)服役(yi)需求 的(de)钛(tai)涂层(ceng)材料(liao)。

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93ＹａｎｇＲＦ，ＬｉＸ，ＳｕｎＱＸ，ｅｔａｌ.HeａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔ， 2021，36（1），6（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）.

杨镕(rong)菲(fei)，李(li)想，孙启轩(xuan)，等.热处理(li)，2021，36（1），6.

94ＸｉｅＷＬ，ＺｈａｏＹＭ，ＬｉａｏＢ，ｅｔａｌ.ＳｕｒｆａｃｅａｎｄＣｏ ａTiｎｇｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，2022，441，128590.

95ＹｕａｎＦＨ，ＺｈａｎｇＪＰ，ＣHeｎｇＹＸ，ｅｔａｌ.ＡｅｒｏｎａｕTi ｃａｌＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，2016（Ｓ1），40（ｉｎＣｈｉ ｎｅｓｅ）.

袁(yuan)福河，张(zhang)佳平，程(cheng)玉贤，等(deng).航空制(zhi)造(zao)技术(shu)，2016（Ｓ1），40.

96ＧｏｌｋｏｖｓｋｉＭＧ，ＳａｍｏｙｌｅｎｋｏＶＶ，ＰｏｌｙａｋｏｖＩＡ，ｅｔ ａｌ.ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙ-ｓｉｃｓ：ＣｏｎFeｒｅｎｃｅＳｅｒｉｅｓ，2018，1 115（4），042045.

万福(fu)程(cheng)，北(bei)京(jing)科(ke)技(ji)大学(xue)工(gong)程(cheng)技(ji)术研究(jiu)院硕(shuo)士研(yan)究(jiu)生，在路新研(yan)究(jiu)员(yuan)的指导(dao)下(xia)进行(xing)研(yan)究(jiu)。目前(qian)主要研究 领(ling)域为(wei)海洋防(fang)污钛(tai)涂层。

路新(xin)，通信作者，北(bei)京(jing)科技大学工(gong)程技术研(yan)究(jiu)院(yuan)研(yan)究(jiu)员、博士研(yan)究生(sheng)导师(shi)，国家(jia)优秀青年(nian)基(ji)金获(huo)得(de)者(zhe)。 目(mu)前(qian)主(zhu)要从事注射成(cheng)形与(yu)增(zeng)材(cai)制造等(deng)先进(jin)金(jin)属粉末(mo)近净成(cheng)形(xing)技术(shu)、先进粉(fen)末(mo)冶金材料模(mo)拟(ni)计算及优化设计方(fang) 法(fa)、生(sheng)物(wu)医用钛合金(jin)材料(liao)制(zhi)备(bei)与表(biao)征等(deng)方面(mian)的研(yan)究(jiu)工(gong)作。