提出金属/溶液界面反应的“酸比”理论，指导新型表面处理技术的开发，形成系列性的绿色、高耐蚀镁合金表面处理技术；研制了多种耐腐蚀自润滑复合材料及相关零部件产品。相关技术为国内首创、国际领先，在航天工业建立生产线，广泛应用于航空、航天、舰船动力领域多个重点型号。相关工作发表论文40余篇，获得省部级一等奖3次、国际学术组织奖励2次。
（1）提出 “酸比”理论指导新型高耐蚀镁合金防腐涂层的设计
提出“酸比”理论，指导新型表面处理技术的研究，发展出系列性的绿色、高耐蚀镁合金表面处理技术，实现从理论创新推动技术进步。“酸比”理论具有很好的普适性，兼顾成膜过程的热力学和动力学，有效地控制界面反应，使涂层获得预期的显微形貌和耐蚀性能。同时解决了涂层抗裂与增厚难以兼顾的难题，发展出绿色高耐蚀化学转化膜、自致密微弧氧化等技术，在航天工业建立生产线。绿色化学转化替代了使用50余年的高污染六价铬工艺；自致密微弧氧化技术通过工艺和产品鉴定，应用于多个战略型号。
图1 基于酸比理论的镁合金化学转化膜和自致密微弧氧化涂层在航天领域的产业化及应用
（2）表面诱导型金属基高温自润滑技术
基于复合材料高温氧化调控，表面诱导形成原位自润滑相的设计原则，开发了系列高温自润滑复合材料，打破了国际上制备自润滑复合材料需要复合大量陶瓷润滑剂，降低力学性能与加工性能的传统技术瓶颈。新型自润滑关节轴承与衬套压缩强度≥1500MPa，宽温域摩擦系数低于0.24，解决了航空航天高温运动部件重载和无油润滑滞涩的难题。
（3）耐海洋腐蚀耐磨自润滑复合材料耦合设计技术
通过烧结温度场调控和纳米金属颗粒选择性脱附，促使自润滑相表面转移，突破了金属材料耐腐蚀与耐磨损耦合设计技术瓶颈，研制的自润滑关节轴承与衬套等运动关节耐盐雾腐蚀寿命≥1000 h，摩擦系数≤0.15，磨损率10-5 mm3/N.m量级，解决了航空航天器运动关节的腐蚀、磨损难题，已在我国可重复使用试验航天器上规模使用。
图2 基于氧化调控的耐腐蚀自润滑复合材料及产品在航天领域的产业化与应用
成果佐证材料 | |||||
序号 | 成果形式 | 成果名称 | 完成人 | 刊物、出版社或授权单位 | 年、卷、期、页或专利号 |
1 | 论文 | Improving high-temperature wear resistance of NiCr matrix self-lubricating composites by controlling oxidation and surface texturing | 陈明辉，王群昌，张涛， 王福会 |
J. Mater. Sci. Technol. | 131 (2022) 253-263 |
2 | 论文 | A CeO2-doped copper matrix self-lubricating composite with well-balanced mechanical and lubricating properties fabricated by spark plasma sintering | 陈明辉，王群昌，王福会 | Metall. Mater. Trans. A | 53 (2022) 2665-2679 |
3 | 论文 | Heterostructured NiCr matrix composites with high strength and wear resistance | 陈明辉， 张涛， 王群昌，王福会 | J. Mater. Sci. Technol. | 105 (2022) 142-152 |
4 | 论文 | High-entropy FeNiCoCr alloys with improved mechanical and tribological properties by tailoring composition and controlling oxidation | 陈明辉，王群昌，王福会 | J. Mater. Sci. Technol. | 82 (2021) 207-213 |
5 | 论文 | High temperature oxidation and tribological behaviors of NiCrAl-graphite self-lubricating composites | 陈明辉，张涛， 王福会 | Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.) | 34 (2021) 900-912 |
6
| 论文 | Effect of interfacial microstructure on mechanical and tribological properties of Cu/WS2 self-lubricating composites sintered by spark plasma sintering | 陈明辉，王群昌，王福会 | Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.) | 34 (2021) 913-924 |
7 | 论文 | Bridge for the thermodynamics and kinetics of electrochemical corrosion: Modeling on dissolution, ionization, diffusion and deposition in metal/ solution interface | 赵阳、张涛、王福会 | Corrosion Science | 191 (2021) 109763 |
8 | 论文 | Fabrication of low-cost Ni-P composite coating on Mg alloys with a significant improvement of corrosion resistance: Critical role of mitigating the galvanic contact between the substrate and the coating | 周鹏、张涛、王福会 | Corrosion Science | 183 (2021) 109329 |
9 | 论文 | Revisiting the cracking of chemical conversion coating on magnesium alloys | 周鹏、张涛、王福会 | Corrosion Science | 178 (2021) 109069 |
10 |
专利 | 摩擦氧化调控表面生成自补充润滑相复合材料及制备方法 | 陈明辉，王群昌，王金龙，王福会 | 2021 | CN202110965701.9 |
11 |
专利 | 一种耐海洋腐蚀、耐磨的自润滑复合涂层及其制备工艺 | 陈明辉，王金龙，王群昌，王福会 | 2019 | CN201910607531.X |
12 |
专利 | 一种高强高韧抗氧化金属基自润滑复合材料及其制备方法 | 陈明辉，王群昌，王金龙，王福会 | 2020 | CN202011216974.5 |
13 |
专利 | 镁合金耐湿热导电-耐蚀化学转化膜的制备工艺 | 张涛、于宝兴、王福会 | 2019-11-8 | ZL201810957046.0 |
14 |
专利 | 一种镁合金消光-导电-耐蚀转化膜-发明专利证书 | 张涛、周鹏、王福会 | 2022-09-16 | ZL202111614309.6 |
15 |
专利 | 一种镁合金自致密化微弧氧化涂层的制备 | 周鹏、张涛、王福会 | 2022 | CN202210760216.2 |
16 | 科研获奖 | International Magnesium Science and Technology Award | 张涛 | International Mg Society | 2021 |
17 | 科研获奖 | 绿色、高耐蚀镁合金防护涂层的制备理论及应用 | 王福会、杜克勤、李瑛、张涛、严川伟 | 辽宁省自然科学一等奖 | 2020 |
18 | 科研获奖 | 抗剥落高温自适应搪瓷基复合涂层 | 陈明辉、王福会 | 中国腐蚀与防护学会科学技术奖一等奖 | 2021 |
19 | 应用证明 | 绿色、高耐蚀镁合金化学转化膜 | 张涛、王福会 | 上海航天精密仪器研究所 | 2019 |
20 | 应用证明 | 自润滑耐磨材料与衬套的摩擦磨损性能研究 | 陈明辉、王福会 | 北京空天技术研究所 | 2019 |