使用原子力显微技术和透射电子显微技术等手段，研究了电化学渗氮的304L不锈钢多尺度下表面结构的演变。结果表明，在电化学渗氮电位下304L不锈钢表面发生了钝化膜的局部阴极还原、金属基体的微区阳极溶解以及溶解的金属阳离子再沉积，从而形成了起伏幅度为几十纳米的微观粗糙表面。在扫描透射成像模式下进行的超级能谱分析结果表明，表面沉积物的主要组成是Fe的氧化物，进一步佐证了在渗氮过程中发生了Fe的微区阳极溶解和Fe阳离子的再沉积过程。

用对粘方式制备热镀锌双相钢DP980样品，用TEM表征其截面，用TEM结合电子衍射和EDS表征其界面层结构和镀锌层结构并构建其空间关系。结果表明，与DP780在退火阶段合金元素Mn的外氧化不同，DP980主要发生内氧化和Cr元素与Mn元素的竞争性氧化，界面层中较少的MnO促进热镀锌过程中的Fe-Al反应而生成了连续致密的Fe₂Al₅抑制层，抑制了镀锌阶段的Fe-Zn反应而使DP980具有较好的热镀锌性能。同时，这种结构使弥散分布在镀锌层中的η-Zn基体生成Fe₃Zn₁₀纳米晶而避免生成有较大脆性Fe-Zn相的镀层结构，使DP980保持较好的力学性能。

以四方相YSZ粉末为原料用悬浮液等离子喷涂技术制备具有类柱状结构的陶瓷层，研究了其在1100℃热循环和1300℃热冲击的失效行为。结果表明，这种陶瓷层具有优异的抗热循环和抗热冲击性能，且始终保持四方相。这种涂层在热循环和热冲击中的失效机理不同：在热循环过程中，陶瓷层与热生长氧化物之间热膨胀系数不匹配使两者剥离；而在热冲击产生的冷热循环中陶瓷层中的柱间间隙演变为贯穿裂纹并成为热通道，使粘结层严重氧化和热障涂层失效。

分别以Cr靶、N₂与C₂H₂作为Cr源、氮源与碳源，采用多弧离子镀技术制备CrN:a-C多相复合涂层，通过调节C₂H₂的流量改变涂层中碳的含量，使用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、场发射扫描电镜热场(FE-SEM)、多功能摩擦磨损试验机等手段研究了碳含量对其组成结构、机械性能以及摩擦学性能的影响。结果表明：随着涂层内碳含量的提高涂层非晶碳的结构特征逐渐明显和涂层致密性降低，使机械性能降低但是其结合力和硬度仍然比较高。在干摩擦和5W-30润滑油环境中涂层均呈现出较好的低摩擦与低磨损特性。碳含量和摩擦产物的影响，使摩擦系数和磨损率在两种环境中均先提高后降低。在C₂H₂流量为120 sccm的条件下在干摩擦和润滑油环境中涂层的摩擦系数分别为0.33和0.12，磨损率分别为1.3 × 10^-5 mm³/(N·m)和7.4 × 10^-6 mm³/(N·m)，可为摩擦副部件提供有效的减磨抗磨防护作用。

用气雾化(GA)和水雾化(WA)工艺制备CoNiCrAlY粉末并测定其流动性和松装密度，将其作为初始粉末用超音速火焰喷涂工艺制备CoNiCrAlY涂层并进行真空热处理，采用XRD分析物相、用金相显微镜和扫描电镜分析显微结构和用万能试验机测试涂层的结合强度。结果表明，与WA相比，用GA制备的CoNiCrAlY粉末为球形或近球形，流动性好、松装密度大，制备的涂层结构致密均匀，β相含量高，孔隙率低，结合强度和硬度高。真空热处理后的两种涂层中粒子明显融合，β相的含量提高且分布更为均匀，孔隙率降低，硬度降低。真空热处理使WA涂层的结合强度提高，但是涂层内仍有较大的孔隙。真空热处理态的GA涂层，其抗氧化性能优异。

在基体中不同SiC含量的SiC_P/6092铝基复合材料表面制备微弧氧化膜，使用XRD、SEM和电化学等手段对其表征，研究了SiC含量对氧化膜耐蚀性能的影响。结果表明：这种氧化膜分为致密层和外部疏松层，主要由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和Mullite (Al₆Si₂O₁₃)组成。氧化膜的表面有微小的孔洞，孔隙直径和粗糙度随着SiC含量的提高而减小。随着基体中SiC颗粒含量的提高氧化层的生长速度降低，但是不会分解参与反应。随着SiC含量的提高，氧化膜中疏松层的厚度先减小后增大，致密层的厚度先增大后减小。SiC颗粒含量(体积分数)为17%的SiC_P/6092铝基复合材料其表面氧化膜的耐蚀性能最好,腐蚀电压达到-0.466 V、腐蚀电流达到3.82 × 10^-9 A·cm^-2，极化电阻达到1.0 × 10⁵ Ω·cm²。

用冷喷涂技术在AZ91镁合金基体上制备出不同Al₂O₃含量(0%、15%、30%、45%)的复合涂层，测量Al₂O₃的沉积效率和涂层的孔隙率，进行往复干摩擦磨损实验并计算磨损沟壑体积，研究了Al₂O₃含量、载荷、频率对Al基复合涂层摩擦磨损行为的影响。建立Al基复合涂层的有限元模型，用嵌入Archard模型的摩擦磨损子程序得到了有限元磨损量仿真值并将其与磨损实验值对比。结果表明，随着Al₂O₃含量的提高复合涂层的孔隙率降低，Al₂O₃颗粒的沉积效率和耐磨性提高。在载荷为2 N、频率为1 Hz条件下Al₂O₃含量为0%、30%、45%的Al基复合涂层其有限元磨损量仿真值与实验值的差小于4%，证明了有限元模型的正确性。在此工况下用该模型计算出Al₂O₃含量为15%的涂层其有限元磨损量的仿真值为0.0249 mm³，与试验磨损量的差为5.9574%，表明此模型具有普适性。

用粉末包埋法在316L不锈钢样品和钢管内表面制备Fe-Al涂层，使用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段表征其组织形貌、成分分布和物相组成并比较316L不锈钢平面涂层和管内壁涂层生长的差异，研究了渗铝剂配比、渗铝温度和渗铝时间对其组织结构和物相成分的影响。结果表明，在700~800℃保温渗铝6 h、Fe-Al粉质量分数为75%的涂层其生长效率最高，制备出的涂层均匀平整，致密性良好。在此温度区间，渗铝温度对涂层的物相组成影响不大。这种Fe-Al涂层具有双层结构，外层富铝层主要由FeAl韧性相组成，内层元素扩散层由Fe₃Al相组成。随着渗铝时间的增加元素扩散增强，使涂层表面的致密性提高并在富Al层与扩散层界面区域出现尺寸约1~2 μm的孔洞。渗铝时间越长，孔洞数量越多。在700~800℃渗铝，在316L不锈钢管内壁制备的Fe-Al涂层与316L不锈钢基体界面结合紧密且没有孔洞。在曲面上涂层晶核的体积比在平面上的涂层小，在曲面上形核的几率高、形核更快。在渗铝工艺参数相同的条件下，在不锈钢管内壁生长的涂层厚度约为在不锈钢平面生长的涂层厚度的1.1~2.1倍。

采用高压冷喷涂技术在ADC12铝合金表面沉积Ni-Ti₃AlC₂复合涂层，研究了喷涂温度对涂层显微组织、力学性能以及摩擦学性能的影响。结果表明，在喷涂压力不变的条件下随着喷涂温度从500 ℃提高到700 ℃，Ni-Ti₃AlC₂复合涂层内颗粒的塑性变形程度提高，颗粒间的结合状态改善，涂层的结合强度提高了30%，孔隙率降低了60%，硬度提高了14%，磨损率降低了41.7%。喷涂温度为700 ℃的Ni-Ti₃AlC₂-700 ℃涂层，其微观组织最致密，没有明显的孔隙和裂纹，力学性能最佳，摩擦磨损性能最优。其主要原因是，喷涂温度的提高使复合颗粒的撞击速度提高、Ni颗粒的变形能力增大，从而增大了Ni颗粒与Ti₃AlC₂陶瓷颗粒的协同作用能力，显著提高了涂层内和涂层与基体之间的结合强度。

用氩气等离子体处理芳Ⅲ纤维的表面，将处理前后的芳Ⅲ纤维和环氧树脂制备单丝复合材料。使用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)、原子力显微镜(AFM)、动态接触角分析(DCAA)、单丝拉伸强度以及微滴脱粘测试等手段对其表征，研究了氩气等离子体处理对纤维表面的元素组成、表面形貌、表面浸润性能、单丝拉伸强度以及复合材料界面强度的影响，并使用Materials Studio (MS)软件计算了纤维的结构解离能。结果表明，等离子体处理5~30 min在纤维表面引入了新的基团(―C―O―、O＝C―O、―NH₂)、纤维表面的粗糙度由134 nm提高到214 nm、纤维表面的浸润性能由46.14 mJ/m²提高到68.52 mJ/m²、纤维表面形貌出现凹凸不平并随着处理时间的延长呈现周期性变化；随着等离子体处理时间的延长，纤维的单丝拉伸强度缓慢降低，用等离子体处理10 min的芳纶Ⅲ/环氧的界面剪切强度(IFSS)由28.51 MPa提高到38.02 MPa。

在电镀液中加入纳米Al₂O₃颗粒和微米金刚石颗粒进行电沉积，使金属镍、Al₂O₃颗粒与金刚石颗粒共沉积制备出Ni-Al₂O₃/Diamond (金刚石)复合涂层，为了比较还制备了Ni-Al₂O₃复合涂层。使用XRD和SEM观察等手段表征涂层的形貌、组织结构和成分并测试了摩擦磨损性能和力学性能。结果表明：Ni-Al₂O₃/Diamond复合涂层致密、连续，耐磨颗粒在涂层中分布均匀；涂层与基体结合良好，平均结合强度高于55.2 MPa；涂层对基体的拉伸性能影响很小，其磨损率比基体降低了43.8%，比Ni-Al₂O₃复合涂层磨损率降低了76.4%。Ni-Al₂O₃/Diamond复合涂层的磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。

以氨基硅烷KH550和环氧基硅烷KH560成膜物为原料制备一种复合硅烷转化液/复合硅烷转化膜，使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、红外光谱(IR)、中性盐雾实验、极化曲线、长期贮存实验、结合力测试以及铅笔硬度测试等手段表征其贮存稳定性、表面微观形貌、成分、力学性能和耐蚀性能，研究了两种硅烷含量的比对转化液贮存稳定性和耐蚀性的影响。结果表明：KH550与KH560比例为5∶5的复合硅烷转化膜的性能优异，其贮存稳定性达到180 d，72 h中性盐雾实验后，涂层无白锈产生，复合转化膜腐蚀电流密度和极化电阻分别为4.229 × 10^-9 A·cm^-2和5.443 × 10⁵ Ω·cm²。

用3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷分别对氧化石墨烯(GO)和二氧化铈(CeO₂)纳米粒子表面进行共价化学修饰，氨基与环氧基之间的开环反应将CeO₂纳米粒子锚定在GO的表面得到CeO₂-GO杂化材料，将其引入环氧树脂基体中制备出CeO₂-GO杂化材料/环氧树脂防腐复合涂层(CeO₂-GO/EP)防腐复合涂层。使用FT-IR、XPS和SEM等手段对其表征。结果表明，CeO₂-GO杂化材料均匀分散在环氧树脂基体中。CeO₂-GO/EP涂层的吸水率和摩擦系数明显比纯环氧树脂涂层的低。1.0% CeO₂-GO/EP (质量分数)具有较低的腐蚀电流密度(I_corr)值(8.42 × 10^-13 A·cm^-2)和较高的腐蚀电位(E_corr)值(-65 mV)。在3.5%NaCl (质量分数)溶液中浸泡60 d后的CeO₂-GO/EP涂层样品，其阻抗|Z|_{0.01 Hz}值为7.41 × 10⁹ Ω·cm²，是纯环氧树脂涂层|Z|_{0.01 Hz}值(6.56 × 10⁶ Ω·cm²)的1000倍。主动和被动双重防腐机制使CeO₂-GO/EP涂层具有长效防腐性能。

利用原子转移自由基聚合(ATRP)在再生纤维素膜材表面接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)，研究了引发剂(2-溴异丁酰溴，BIBBr)的投加量、反应温度、单体(甲基丙烯酸缩水甘油酯，GMA)以及催化剂(溴化亚铜，CuBr)用量等参数对接枝效果的影响。结果表明：BIBBr的用量关联于表面接枝引发剂的密度，进而可调控GMA接枝率。在优化条件下，即以3倍于羟基当量的BIBBr作为引发剂，GMA用量设定为17.83 mmol，CuBr用量为0.18 mmol，在60 ℃反应可得到高达10.51% (质量分数)的接枝率和12.63 μmol/g的环氧值。