获奖项目名称：

面向再制造的高性能防腐耐磨复合涂层技术及应用

第一完成单位：

佛山大学

项目联系人：

史佩京

联系人电话：

13366106235

联系人邮箱：

shipj@fosu.edu.cn

项目简介：

2.1项目研究的目的意义
腐蚀及其与磨损的耦合作用是机械装备失效的主要形式之一，每年造成巨大的经济损失。海洋装备、矿采装备、工程机械、化工设备等高端装备的运动零部件，在腐蚀介质、摩擦载荷等多重腐蚀磨损工况作用下，导致金属零件和摩擦运动件的腐蚀和磨损耦合损伤问题严重，亟需发展兼具防腐和耐磨功能于一体的金属零件表面防护涂层及其制备技术，延长腐蚀及磨损腐蚀耦合工况下的机械装备零件服役寿命。
2.2主要技术创新点
【创新点一】研发了面向腐蚀及磨蚀微损伤原位自愈合的有机微胶囊和矿物自修复材料。基于气干性材料常温固化与溶剂常态溶胀机制，以及亚稳态层状硅酸盐解理释氧原位摩擦化学反应原理，发明了系列微胶囊自愈合腐蚀防护涂层,以及矿物自修复耐磨蚀金属基复合涂层，揭示了有机/无机自修复材料在腐蚀磨损环境下的微观损伤自愈合触发调控机制与反应动力学，突破了装备运行过程中有机防腐涂料失效和金属耐磨蚀涂层损伤的原位高效、可多次自修复瓶颈，实现了火箭发射塔架、海洋装备等防护涂层的自修复。
【创新点二】发明了面向多元热腐蚀损伤表面修复的系列金属基和陶瓷基涂层及再制造方法。基于再制造的“使役行为-结构性能-成形工艺”逆向反演设计，突破了面向多元腐蚀损伤再制造的修复涂层可控制备与构效调控瓶颈，创新发展了面向热冲蚀、热烧蚀、高温腐蚀等多元腐蚀损伤修复的涂层材料和专用装置，揭示了涂层键合嵌合构筑机理与多相多尺度防腐强化机制，实现了空天飞行器热端部件、石油化工高温管道金属构件大面积高效高温腐蚀磨损防护。
【创新点三】构建了面向腐蚀磨损耦合体积损伤修复的增材再制造材料体系及共性技术群。依据复杂环境多场作用下的多元腐蚀耦合跨尺度损伤行为规律，突破了再制造异质界面重构与形性调控技术瓶颈，设计发明了面向体积损伤修复的耐磨、防腐及抗接触疲劳的铁基、钛基、铜基再制造复合材料与成形层制备方法，开发了多尺度损伤恢复与性能提升的再制造工艺，构建了跨尺度修复材料及其增材再制造技术体系，实现了直升机、船舶、盾构机、石油矿山钻采等高端装备关重件体积损伤与失效的优质高效再制造。
2.3成果产生的价值
项目先后在成都国营锦江机器厂（中国人民解放军第五七〇一工厂）、中船黄埔文冲船舶有限公司、中国人民解放军63723部队保障部装备保障科、山东能源装备集团高端支架制造有限公司等航空航天、海洋船舶、矿采钻采等领域进行推广应用。针对高海拔、高风沙环境下卫星发射塔架表面涂层易脱落并引发大面积锈蚀难题，项目成果较传统防腐涂料延长维修周期1倍以上；围绕换热器长期在酸、碱、盐等在介质环境下金属表面腐蚀和结垢严重并影响化工设备运行现状，项目成果可延长热交换器的防腐寿命1倍以上，成本较传统防腐技术降低30%；针对航天发动机、飞行器舱段关键零部件在服役过程中出现磨损、高温涂层失效、局部缺陷等问题，项目成果可提高耐磨性能和抗疲劳性能，延长高温涂层的服役寿命1倍，实现了高温合金、钛合金等贵重金属零部件再制造。
项目成果累计新增产值12.59亿元，新增税收1151万元，节约涂装和备件费用2.23亿元，创造直接经济效益1.04亿元，经济效益显著；近五年累计节材7.53万吨，累计节能4.85万吨标煤、减少碳排放14.7万吨，在节约资源、节省能源、减少材料消耗、降低碳排放和保护环境等生态环境效益显著。