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利用电沉积法在金属表面实现了Ni、Co及其合金沉积层微结构的纳米化构筑；研究了不同晶粒尺寸纳米功能防护层的摩擦磨损机制和在腐蚀介质中的腐蚀失效机理；考察了不同晶体结构下，晶粒尺寸纳米化对沉积层摩擦学行为的影响规律。在此基础上，基于微结构控制原理从晶粒尺寸纳米化和结构梯度化角度设计并制备了高性能、绿色环保、多功能的梯度纳米Ni-Co、Ni-P合金；考察了成分和结构梯度化对纳米合金服役行为的影响。研究结果表明：
1.纳米沉积层的腐蚀行为与晶粒尺寸之间存在明显的尺寸效应，晶粒尺寸纳米化对其耐蚀性的影响机制取决于表面能否形成钝化膜以及钝化膜的成分和稳定性等因素。在不同的介质中，尺寸纳米化对沉积层腐蚀行为的作用存在截然不同的正(纳米化提高其耐蚀性)和负效应(纳米化降低材料的耐蚀性)。
2.不同晶体结构下，晶粒尺寸纳米化对沉积层的摩擦学性能的影响存在不同的规律。fcc结构纳米晶Ni的摩擦学行为存在明显的晶粒尺寸效应，随着晶粒尺寸的减小，其耐磨性显著增强；hcp结构纳米晶Co具有优异的减摩抗磨性能，而其摩擦学性能随着晶粒尺寸的减小不存在明显的尺寸效应。
3.纳米沉积层内部成分和结构的梯度化设计可以有效降低合金的内应力，梯度Ni-Co纳米合金表现出优异的抗磨减摩性能。通过与热处理工艺的结合，可以在不破坏梯度纳米合金镀层基本结构又不使其力学性能降低的前提下，在梯度合金表面原位生成致密和防护型的CoO润滑膜，有效提高了其抗磨、润滑和耐蚀性能，并最终实现了纳米化合金防护层功能设计和结构调控。
4.梯度化设计有效降低了功能合金镀层的热应力，抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展，在室温及高温条件下，梯度Ni-P合金较硬铬层表现出较优异的摩擦学性能；而在油润滑条件下则表现出相对硬铬层较差的耐磨性，硬铬层原有的微裂纹结构和胞状组织可能是其油润滑条件下优异摩擦学性能的直接原因。在盐酸和碱性溶液中，梯度Ni-P合金镀层都表现出较硬铬优异的耐蚀性。