目前，为了保证材料在力、热、电等复合场作用下的使用寿命和维持高可靠性的服役性能需求，在材料表面涂覆高耐久涂层是提升材料抗损伤行性能最切实可行的方法之一。因此，自上世纪九十年代以来，纳米晶金属涂层因其高强度、高硬度及独特的表面功能性而开始应用于轴承部件表面的磨损及腐蚀防护。然而，随着服役工况的日趋极端，脆性大和界面结合力弱等缺点导致传统高硬纳米金属涂层在外加载荷作用下极易发生开裂和剥落，无法为舰载高速轴承提供持久防护。近年来，迅速发展起来的梯度纳米结构构筑技术有望成为舰载高速轴承表面涂层改性、提升其服役性能的有效途径。梯度纳米结构构筑，是指在涂层材料表面形成纳米结构时，使材料的晶粒尺寸、成分及相等显微结构由表及里呈现出梯度过渡。构筑梯度纳米结构在保证涂层表面功能性（最表层的纳米晶结构可保持高硬度、耐磨、耐蚀等）的同时，可消除结构特征尺寸突变引起的性能突变，使不同特征尺寸的结构相互协调，降低涂层与基体之间的残余应力，提升涂层整体韧性和界面结合强度，从而有效避免传统均质纳米晶涂层在极端工况下的过早失效难题。目前，梯度纳米构筑技术主要分为“自上而下”和“自下而上”两类。其中，表面塑性变形是获得梯度纳米结构的典型“自上而下”方法之一，主要利用表面机械碾磨、表面机械滚压、表面喷丸等技术在材料表面制备梯度纳米结构。然而，这类技术通常适用于低强度金属材料，难以在轴承表面高硬涂层中构筑梯度纳米结构，且无法实现对梯度纳米结构的精准调控。针对这一问题，采用“自下而上”的梯度纳米晶涂层电沉积技术，可在钢、铜合金、镍基合金等金属基体表面制备出厚度达0.5mm的梯度合金涂层。得益于晶粒尺寸梯度和成分梯度的双重调控，梯度纳米晶涂层在保持表面高硬度的同时，显著提升了基体界面结合强度，克服了均质纳米晶合金涂层界面开裂的问题。此外，相较于其他“自下而上”制备技术的限制（如磁控溅射存在效率低、涂层厚度不足、可控性不足等缺点），电沉积技术具有可操作性强、沉积效率高、涂层厚度可调节范围大（从微米级至毫米级）、梯度纳米结构分布形式可精准控制、梯度结构形式丰富（可同时构筑梯度纳米晶结构、成分梯度、第二相梯度等）等鲜明优势，因而适合于极端环境下材料表面涂层改性。

梯度材料,表面纳米化,表面改性,服役性能