近日，中国矿业大学机电工程学院韩静副教授等在表面加工领域取得新进展，其中成果之一以“Achieving gradient heterogeneous structure in Mg alloy for excellent strength-ductility synergy”为题发表在国际权威期刊《Journal of Magnesium and Alloys》（影响因子17.6）上，并入选ESI高被引论文，韩静副教授为论文第一作者，赵继云教授等为共同通讯作者。成果之二以“高性能梯度纳米钛板的超声表面深滚压制备及组织性能研究”为题发表在国内权威期刊《机械工程学报》上，韩静副教授为论文第一作者，赵继云教授为通讯作者。 当前，矿山机械、工程装备、流体机械、医疗器械等高端装备制造已经成为减少碳排放的主战场，其关键零部件制造技术的创新是实现“双碳”目标的主要途径之一。韩静课题组在表面加工领域，发展了超声表面深滚压技术，使得毫米级梯度纳米表面层和高质量表面的协同加工成为可能。研究成果使得超声表面深滚压可应用于镁合金，制备出具有梯度异质结构的ZE41镁合金板材，合金的屈服强度提高到铸态的2.9倍，延伸率提高到1.6倍，突破了金属材料中长期存在的强度和塑性不可兼得的困境。优异的强塑性组合主要来源于微观组织高度异质设计带来的协同效应，即异质变形诱导强化和硬化效应。超声表面深滚压加工后，镁合金板材的表面粗糙度从传统轧制的Ra 0.078 μm降低到Ra 0.034 μm。超声表面深滚压应用于工业纯钛，获得了高强度、耐腐蚀、表面光洁的高性能纯钛板材。一次加工即可获得1.3mm厚度的梯度硬化层和镜面效果的光洁表面。梯度硬度化层内部晶粒尺寸、位错和孪晶密度随深度梯度变化，最表层晶粒细化至 52.2 nm。加工试样屈服强度提高了 33.8%，且保持了 20.8%的断裂延伸率，钝化膜稳定性和钝化能力同步提高。 超声表面深滚压技术不仅为机械工程材料的强度、塑性、耐蚀性、耐磨性等多性能协同改善提供了新的思路和技术支撑，而且能够与传统制造和增材制造组合或者集成使用，实现复杂几何零部件表面光整、表面强化、表面耐蚀耐磨改性、整体强塑化等多功能化，在矿山机械及工程装备的摩擦副和关键结构件、高水基液压元件、医疗器械等表面制造和再制造中具有广泛的应用潜力。