作为表面工程领域的“金属玻璃”——铁基非晶合金涂层凭借其超高的硬度、优异的耐磨性及耐腐蚀性，在航空航天与机械工程领域展现出巨大的应用潜力。但在实际制备过程中，主流的超音速火焰喷涂（HVOF）工艺不可避免地会在涂层内部引入孔隙缺陷与层间弱结合区。这些固有缺陷在服役过程中往往成为应力集中源，极易诱发涂层的开裂与剥落，始终是限制其在大载荷、严苛摩擦工况下进一步应用的关键瓶颈。近年来，研究者开始探索封孔处理（Sealing Treatment）作为一种低成本、高效能的改性手段，旨在通过向孔隙中引入功能相，同时实现：涂层结构的致密化修复、力学性能的补强以及摩擦界面的润滑调控。

近日，兰州理工大学李春燕教授团队提出了一种“致密化+界面润滑”的协同增强策略，系统探究了四种不同性质的封孔剂（MoS2、h-BN、PTFE、EP）对铁基非晶涂层微观结构演变及摩擦学行为的调控机制，并建立了基于应用导向（低摩擦vs高耐磨）的涂层设计准则，为进一步提升铁基非晶合金涂层的摩擦学性能提供了新思路。相关研究成果以“Enhancing the tribological properties of HVOF-sprayed Fe-based amorphous coatings via sealing with four different treatments”为题在摩擦学领域顶刊《Tribology International》上发表。研究生南红兵为第一作者，中国科学院兰州化学物理研究所高凯雄研究员为共同通讯作者。

研究团队针对超音速火焰喷涂（HVOF）铁基非晶涂层固有的“孔隙缺陷”与“层间弱结合”问题，提出了一种“致密化+界面润滑”的协同改性策略。系统比较了二硫化钼（MoS2）、六方氮化硼（h-BN）、聚四氟乙烯（PTFE）和环氧树脂（EP）四种封孔剂对涂层性能的调控作用。研究发现，封孔处理有效修复了喷涂过程中产生的孔隙缺陷。环氧树脂（EP）表现出最强的渗透能力，将涂层孔隙率从原始的 3.77±0.4% 大幅降低至 0.78±0.35%，降幅达80%。

硬度测试表明，封孔剂的引入未破坏基体的非晶结构，且EP封孔涂层因结构最为致密，获得了最高表面硬度（~726 HV₀.₂）。不同封孔剂赋予了涂层截然不同的摩擦学特性。EP-SC涂层因结构致密且表面平整，摩擦系数最低（0.136），较原始涂层降低了70.6%，表现出卓越的减摩性能。PTFE-SC涂层则凭借PTFE优异的自润滑特性，磨损率最低（6.64×10^-6），较原始涂层降低了83.6%，表现出最强的抗磨能力。研究还揭示了不同封孔剂在“微观结构修复”与“摩擦膜演变”中的竞争机制，为铁基非晶涂层的工程化应用提供了理论依据。

该研究为密封铁基非晶涂层建立了明确的摩擦学评价体系。摩擦系数作为低摩擦、低能耗场景下性能评估的核心参考指标，而磨损率则是衡量耐久性的核心参考。该体系明确了每种密封剂的核心优势，为根据实际工程需求选择合适的密封解决方案提供了有针对性的指导。

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https://doi.org/10.1016/j.triboint.2025.111612