项目概况：

开发纳米结构多层复合涂层的综合方法，旨在改造不同用途产品的表面性能，在物理、化学和热力学作用的影响下，达到提高其抗磨损性和扛破坏性的目的。

复合纳米结构改性涂层广泛应用于制造工艺，主要体现在以下几方面：

（1）切削和冲压工具；

（2）各种摩擦蒸汽；

（3）在恶劣环境中工作的高耐磨产品（酸、碱、盐等）；

（4）在人体环境中运行的医疗设备（牙科、骨植入物、内假体元素等）。

该涂层可以增强复合材料的独特组合性质，并显著扩大现有结构材料的使用范围，并生产出最适合指定操作条件的最佳涂料。在不同的使用条件下，模拟并预测不同成分和结构产品的使用寿命，是最为关键的环节。

该项目在实施的过程中，计划使用过滤真空电弧沉积的升级技术，从而获得具有高性能的涂层。

创新涂层的另一个重要方法是使用超晶格结构，这是由两种或多种不同材料层组成的纳米（层厚为10（-2）-10（2）nm）周期性结构。现有的科学研究表明，使用超格子结构将高弹性和低弹性模块相结合，可以将剪切强度提高100 倍（通过控制在纳斯拉-弗兰克-里德机制的位错移动和产生位错）。超晶格结构的使用也增加了材料的硬度。

特别是，先前研究的超晶格涂层由结晶氮化碳和锡的交替层组成，具有光滑的表面结构，内部结晶结构，这种涂层的硬度为45-55kpa。当研究超晶格涂层的性能与纳米层的数量的类似厚度的单层涂层的性能相比，表现了多层涂层的优点。

在产品疲劳破坏和涂层、薄膜开裂的数学建模中，主要使用两种方法：

有限元法Finite Element Method （FEM）或线弹性断裂力学法linear elastic fracture mechanics （LEFM）。

为了优化涂层的沉积参数，提出了一种模拟多层复合改性涂层合成的创新数学模型。

该模型将基于Fokker-Planck-Kolmogorov微分方程来描述对流和扩散的平行过程。在项目实施的过程中，计划结合数学模型的发展从一个相当大的量的实验室试验使用现代化的设备，其结果是必要的实验数据，并验证了模拟结果。在该项目的执行团队中有应用数学、材料科学、等离子体物理学以及切割和工具生产理论方面的专家。

研究成果将为各种用途的金属切削工具和医疗植入物的性能带来效率上的提高（提高生物被动性、减少对人体的负面影响、延长使用寿命等）。

合作方式：

合作开发。

联系方式：

地 址：河北省石家庄市长安区中山东路195号

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