本文圍繞金屬構件的腐蝕疲勞失效問題，從腐蝕損傷和腐蝕-載荷耦合作用下的腐蝕疲勞影響因素出發，對目前金屬構件腐蝕疲勞性能改善的各種表面改性技術進行分析，綜合當前研究現狀探討表面改性技術提高海洋環境中金屬構件腐蝕疲勞性能的發展趨勢及不足。

金屬腐蝕按腐蝕形貌可分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩種，后者因為不易發現、破壞性強等特點，往往會給工程構件帶來不可逆轉的損傷，并導致災難性的后果。為探明這些腐蝕損傷行為對金屬構件的影響，需要準確表征金屬腐蝕損傷程度。目前常用的表征手段有電化學法、失重法、腐蝕坑大小等，但單一方法都難以全面描述金屬構件的腐蝕情況，研究中往往利用多種表征方式共同表征金屬構件的耐腐蝕性能。目前海洋環境中金屬構件的腐蝕損傷的影響因素研究主要集中在環境因素和表面質量兩個方面。

目前，可將海洋環境分為5個腐蝕區帶：海洋大氣區、浪花飛濺區、海洋潮差區、海水全浸區和海底泥土區，而我國已建和在建的各類海上及沿海設施在上述5個腐蝕區帶均有分布，因此有必要對各類環境因素進行分析。圖2a展示了一個基于對各種浸沒腐蝕地點的腐蝕趨勢進行觀察而得到的模型， Melchers基于此給出了各類環境因素對海洋浸沒腐蝕的影響。如表1所示、關于環境因素對腐蝕損傷的影響，Huang等研究了溫度和pH值對2043-T3鋁合金均勻腐蝕的影響，研究發現隨著pH值的增加， AA2024的均勻腐蝕呈下降趨勢，在低溫環境中，隨著pH值的增加，其均勻腐蝕呈相反的趨勢；Nevshupa等研究了溫度、鹽度和溶解氧濃度對R4和R5鋼種浸泡腐蝕速率的影響。研究也發現溫度、鹽度和溶解氧濃度都對侵蝕速率有著明顯的影響，其它學者也觀察到了相同的現象；Ma等研究了含SO₂海洋大氣對E690鋼的腐蝕行為，發現隨著NaHSO₃濃度的增加，陰極反應得到促進，加速了腐蝕過程。另外，一些學者研究了耐候鋼暴露在空氣環境中所形成的腐蝕產物，發現在內銹層中形成的大量α-FeOOH納米顆粒可顯著提高耐候鋼的耐蝕性。Wang等研究了耐候鋼在高氯化合物環境中的銹 層結構和腐蝕動力學，發現在高氯化物環境中銹層無法對耐候鋼起到保護作用。綜上所述，溫度、pH 值、腐蝕物種類和腐蝕液濃度等環境因素均對金屬材料的腐蝕速率有不同程度的影響。

構件的耐腐蝕性能不僅僅受環境因素影響，其本身的表面質量（包含表面粗糙度、表層力學狀態和表 層微觀組織）也會在不同程度上影響耐腐蝕性。侯江濤等研究發現試樣的表面粗糙度越低，其耐腐蝕 性能越好，如圖3a所示，隨著表面粗糙度降低試樣的腐蝕電位逐漸減小，即耐腐蝕性能增加，Sajjad 等人的研究也得到了類似的結論：腐蝕速率會隨粗糙度的增大而增大。Zhang等人的研究表明殘余拉應力的存在會加速腐蝕，圖3b展示了當殘余拉應力大于190MPa時，裂紋密度會急劇增大，裂紋的存在會降 低試樣的腐蝕性能，Pal在對 F304不銹鋼應力腐蝕開裂的研究中也得到了類似的結論。Tang等人的研究表明了晶粒細化可以增加試樣耐腐蝕性能，該研究通過對樣品表面進行低溫拋光處理得到了不同粒度 納米級的晶粒。圖3c的XRD測試結果表明原始試樣平均晶粒尺寸最大，一次低溫拋光樣品（One Cryogenic Burnishing，CB1）次之，兩次低溫拋光樣品（Two Cryogenic Burnishing，CB2）最小，從圖3d可以看出耐腐蝕性能：CB2>CB1>原始試樣，因此可以發現晶粒尺寸變小有利于提高試樣的耐腐蝕性能， Zhao和 Lv的研究結果也論證了這一結論。

由此可見，表面粗糙度、殘余應力、晶粒細化等表面質量參數都可以影響試樣的耐腐蝕性能。然而目前的研究大多局限于某個單一的因素，對于不同因素間對耐腐蝕性能的耦合作用的研究相對較少，也缺少表面質量參數對試樣耐腐蝕性的影響機理的探索。

表2統計了不同影響因素(如溫度、pH、鹽度等)對材料腐蝕損傷的影響情況，可以發現，腐蝕的影響 因素種類繁多且存在相互耦合的情況。如何確定不同影響因素的影響程度以及它們之間的耦合作用將會是未來的研究難點和重點。此外，由于金屬構件服役的環境因素通常無法改變，如何通過改變構件表面質量以提高構件的耐腐蝕性也將是研究的重點。

Zhao等對E690鋼在模擬海水中的腐蝕疲勞行為進行了研究，發現在模擬海水中E690鋼沒有疲勞極限，表明腐蝕介質嚴重降低了E690鋼的疲勞性能。Cai等研究了Q690qE高強度橋梁鋼在模擬沿海工業環境中的腐蝕行為，研究發現循環腐蝕40天后氯離子集中在腐蝕坑的底部，導致構件的力學性能和腐蝕疲勞壽命顯著降低；此外還得到了Q690qE鋼經過不同預腐蝕時間后的腐蝕疲勞S-N曲線，發現腐蝕疲勞壽命隨著預腐蝕時間的增加而大大降低，腐蝕時間的增加會形成更多、更大的腐蝕坑，從而導致較大的應力集中而發生疲勞斷裂。

Huang等針對7075-T6鋁合金中心孔板試樣研究了腐蝕坑對腐蝕疲勞的影響，當應力比R=-1時，不同腐蝕時間的疲勞壽命無明顯差異，腐蝕損傷對中心孔試件疲勞性能影響不大。然而當 R=0.5 和 R=0.06 時，試樣60%-80%的失效都是由腐蝕坑引起的，如表3所示。

Xu等研究了應力幅值的變化對海洋鋼結構焊接頭腐蝕疲勞裂紋擴展速率的影響。當應力幅值超過 臨界值時，隨應力幅值的增加，疲勞裂紋擴展速率會顯著增加；應力幅值的變化對早期腐蝕疲勞裂紋擴展 沒有顯著影響，而隨著裂紋的增長，當疲勞載荷成為主導因素時應力幅值的影響才開始顯現。Adedipe等研究了S355J2+N鋼在模擬海水中加載頻率對其裂紋擴展速率的影響，結果如圖5a所示，不同加載頻 率下的裂紋擴展速率相似。Bay等研究了敏化程度和加載頻率對AA5083-H131腐蝕疲勞裂紋擴展速率的影響。如圖5b所示，裂紋擴展速率da/dN對加載頻率f的依賴性受敏化程度DoS的影響，隨敏化程度的增加，f對da/dN的影響愈發明顯。由此可見，不同的因素(如腐蝕時間、應力幅值、載荷頻率等)之間可 能相互耦合從而影響腐蝕疲勞壽命。

發生腐蝕疲勞的金屬構件其表面往往也存在不同程度的腐蝕損傷，腐蝕損傷的影響因素也會對腐蝕疲勞性能產生影響。與之不同的是腐蝕疲勞性能考慮了外來載荷的影響，在外加載荷作用下會極大加速腐蝕進程，可能導致金屬構件提前失效。

相關研究表明，影響構件腐蝕疲勞性能的因素有：表面粗糙度、殘余應力和微觀結構等。Leon等研究了拋光前后SLM（選擇性激光熔覆）樣品的腐蝕疲勞壽命，發現表面粗糙度低的樣品 其腐蝕疲勞壽命更高，如圖6a所示；Madhavi等系統研究了拋光對鋁合金腐蝕疲勞的影響，結果表明表面粗糙度的降低有利于提高鋁合金的腐蝕疲勞壽命；Linderov等通過對Mg-Zn-Zr(ZK60)合金進行多軸等溫鍛造(MIF)后研究不同晶粒細化程度試樣在空氣和NaCl溶液中的疲勞壽命。

EBSD結果表明晶粒組織更細的試樣，其腐蝕疲勞壽命也更好，如圖6b所示；Soleimani等研究了晶粒尺寸對低碳鋼耐腐蝕性能的影響，結果表明晶粒細化可以提升試樣耐腐蝕性，且晶粒尺寸在22μm處耐腐蝕性較好；Okorokov等通過對試樣施加載荷預置殘余壓應力，并同原始試樣在空氣中和水中的疲勞壽命進行對比，如圖6c所示，發現殘余壓應力可以提高試樣腐蝕疲勞壽命。Kaufman等對近海工程中常用的S355鋼進行了疲勞裂紋擴展試驗，研究表明殘余壓應力的存在可以提高其腐蝕疲勞壽命。上述學者的研究表明了不同材料試樣的表面粗糙度、殘余應力和晶粒尺寸對其腐蝕疲勞壽命有著至關重要的影響。

表4統計了環境和載荷對構件腐蝕疲勞壽命的影響，結合上述研究可以發現，單獨的腐蝕環境或載荷造成的疲勞失效程度遠不及兩者的耦合作用。如何準確描述環境和載荷之間的耦合關系，探明腐蝕疲勞的失效機理將是未來研究的難點和重點。對于海洋環境下金屬構件，海洋腐蝕環境無法避免，減少應力載荷，改變構件表面質量從而提升構件腐蝕疲勞壽命是目前研究的重點。

表面涂層是提高金屬的耐腐蝕性常用的一類方法，通過在金屬表面涂覆一層保護膜以達到和腐蝕環境隔離的作用。除了刷油漆、電鍍等傳統方法，學者們還研究了疏水涂層和復合鍍層等新型防腐方法。王鑫等在316L不銹鋼板上制備了PDA/PTFE（聚多巴胺/聚四氟乙烯）超疏水涂層，如圖8a所示，電化學實驗表明經 PDA/PTFE涂層的金屬表面有更低的腐蝕電流密度，其耐腐蝕性能更好；Wu等人的研究了用硬脂酸(SA)、月桂酸鈉(SL)、肉豆蔻酸(MA)和1H,1H,2H,2H^-全氟癸基三甲氧基硅烷(PFDTMS)在鎂合金AZ31上合成超疏水薄膜并測試了腐蝕速率，如圖8b所示，結果表明涂敷改性膜的試樣耐腐蝕性都有所增強。田雅琴等人的研究表明Ni-TiO₂復合鍍層的耐腐蝕性比鎳基鍍層提高了52.7%。蔣紅兵等人的研究表明添加了Ce的Zn-Al-Mg復合鍍層有更高的耐腐蝕性能。

表面涂層不僅可以提升構件的耐腐蝕性，在某些情況下也可以提升構件的腐蝕疲勞壽命。如Uematus等研究了兩種厚度(3μm和12 μm)的多層類金剛石(DLC)膜對鎂合金AZ80A 在實驗室空氣和蒸餾水中的疲勞性能，并證明了較厚的DLC膜可以保證試樣在腐蝕環境中的疲勞強度不出現降低。Gopkalo等則證明了在準靜態斷裂范圍內，PVD涂層的沉積提高了材料的抗拉強度和抗低周疲勞性能。然而，涂層在循環載荷作用下仍存在局限性。目前涂層的界面問題仍未完全解決，因涂層界面的應力集中問題可能會造成表面裂紋或涂層脫落等新的疲勞問題，有關學者的研究也指出了因涂層帶來的疲勞強度降低的問題。

表面涂層方法可以一定程度提升試樣的耐腐蝕性能，但無法大幅提升試樣的受載能力，且涂層和基 體的界面甚至可能成為疲勞失效的源區。因此，此類方法可以顯著提高構件的耐腐蝕性能，但難以很好 地解決構件腐蝕疲勞壽命短的問題。

機械噴丸是利用高速噴射的微小顆粒沖擊工件表面，使表層產生塑性變形，引入殘余壓應力并細化晶粒，從而提升構件的表層性能。

Ye等研究了噴丸(SP)和等離子體電解氧化(PEO)復合處理對7A85鋁合金的腐蝕疲勞壽命。如圖9b 所示,只進行PEO處理會降低原始試樣的腐蝕疲勞壽命，這是因為閉塞電池促進了局部腐蝕；在PEO處理前進行SP處理可以提高原始試樣的腐蝕疲勞壽命，在兩者間加入拋光處理(P)則可以進一步提高試樣腐蝕疲勞壽命；這是因為SP引入的殘余壓應力可以抑制晶間腐蝕，拋光則可以降低SP后帶來的表面粗糙度的增加。圖9a則展示了部分試樣的表面殘余壓應力，結合圖9b可以發現殘余壓應力高的實驗分組其腐蝕疲勞壽命也高（SP組除外），出現這種情況是因為PEO涂層引入了較大的表面粗糙度從而導致局部應力集中，反而降低了腐蝕疲勞壽命。

圖 9 不同表面條件下試樣的(a)表面殘余壓應力(b)腐蝕疲勞壽命

Pandey等研究了不同超聲噴丸(USSP)持續時間（15s、30s、60 s、300s）對7075鋁合金腐蝕行為的影響。圖10a為不同處理條件下的表面殘余壓應力分布，可以發現殘余壓應力隨持續時間的增加而增大。通過對間歇暴露在3.5wt%NaCl溶液中的試樣進行減重研究，得到了不同處理參數下試樣的腐蝕速 率，如圖10b所示，除了USSP300所有經過超聲噴丸處理試樣的腐蝕速率都有所降低，這是因為較短的 持續噴丸時間在試樣表面引入的微應變、位錯和壓應力較小，可以使試樣表面鈍化膜更加致密、穩定；而過長時間的噴丸會造成試樣表面粗糙度的增加，這易引起點蝕的發生，導致耐腐蝕性能降低。對比圖10a和10b可以發現殘余壓應力大小和腐蝕速率成反比列關系，這可能是因為表面粗糙度增加帶來的負面影響抵消了殘余壓應力帶來的有利影響。

綜上所述，噴丸強化可以在試樣表面引入殘余壓應力從而提升其耐腐蝕性和腐蝕疲勞壽命，但同時也要考慮噴丸強化對表面完整性（如表面粗糙度）帶來的影響。較差的的表面完整性會對試樣的耐腐蝕性和腐蝕疲勞壽命帶來不利的影響。因此，需要綜合考慮試樣表面狀態，合理選擇噴丸參數，不能一味追求某個單一表面性能的提升。

激光沖擊強化是利用短脈沖激光誘導吸收層（黑膠或鋁箔）產生等離子體，并在約束層（水或玻璃）的束縛下產生GPa級的沖擊波作用于試樣表面。超高壓沖擊波作用于試樣表面并向內傳播，使試樣表層 發生塑性變形，產生高密度位錯，引入高殘余壓應力場和硬度場，甚至使晶粒細化至納米級。這些表層性 能的改善可以有效提高試樣的耐腐蝕性和腐蝕疲勞壽命。目前研究人員主要聚焦于研究不同的激光沖擊參 數對試樣耐腐蝕性和腐蝕疲勞壽命的影響。Ebrahimi等研究了平均沖擊次數(ANP)、光斑直徑、激光能量密度對ANSI 316L不銹鋼腐蝕性能和硬度的影響。對比圖11a和圖11b可以發現，不同光斑直徑下，ANP和激光能量密度對試樣硬度和面阻抗的影響趨勢相似，即經過激光沖擊處理試樣的硬度和面阻抗都有所提升，面阻抗的增加表明激光沖擊可以提高試樣的耐腐蝕性。此外還可以發現影響腐蝕最有效的參數是ANP，而影響硬度最有效的參數是激光能量密度。雖然激光沖擊同時提升了試樣的耐腐蝕性和硬度，但高硬度是否代表著高耐腐蝕性文中并未提及。

Lu等研究了不同覆蓋層數的激光沖擊強化對AISI 4145鋼電化學耐腐蝕性的影響。從圖12a可以發現，8J能量的激光沖擊可以大幅提升試樣表層殘余壓應力且相同能量下增加激光沖擊覆蓋層數可進一步提升殘余壓應力。同時，如圖12b所示，隨著激光沖擊覆蓋層數的增加，鈍化電流密度在減小，這表明獲得了較好的耐腐蝕性能，這說明較高的殘余壓應力可以提高試樣耐腐蝕性，然而隨著覆蓋層數增加到 3 層，鈍化電流密度基本不變，這說明激光重復沖擊的效果有限。有學者認為珠光體的存在可以提升AISI 4145鋼的耐點蝕性，從圖13可以觀察到大規模的LSP處理可以將線條狀珠光體破碎成較小的珠光體，增加激光能量和覆蓋層數還能提高珠光體含量，這些微觀結構的變化都有利于試樣耐腐蝕性的提高。

Luo 等研究了不同覆蓋層數的激光沖擊強化對Fe-Cr合金試樣在NaCl溶液中的腐蝕疲勞行為。如圖14a所示，覆蓋層數的增加可以提高殘余壓應力，LSP處理引入的殘余壓應力場可以有效提升試樣的腐蝕疲勞壽命；如圖14b所示，相同NaCl溶液濃度下，激光沖擊覆蓋層數多的實驗組表現出了較好的腐蝕疲勞壽命。

綜上所述，適當增加激光沖擊覆蓋層數可以一定程度上提高試樣的耐腐蝕性能，這是由于表面殘余壓應力的提高以及微觀組織(如晶粒細化)的變化共同作用的結果，Deng和Luo等人的研究也得出了類似的結論。

Ma等研究了不同激光能量對300M鋼腐蝕疲勞壽命的影響。如圖15a所示，在同一加載應力水平下，經LSP處理的試樣的腐蝕疲勞壽命有明顯提升，且這種提升隨著激光能量的增加而增加。這是因為LSP在試樣表面帶來了較高的殘余壓應力，且在試樣次表層形成變形孿晶并提高了位錯密度，進一步提高 了試樣的腐蝕疲勞壽命，如圖15b、15c所示。此外，圖 15b、15c還展示了腐蝕疲勞過程中位錯、微變形的減小和殘余壓應力的松弛現象，這是因為疲勞過程中位錯的持續運動會導致原有位錯的湮滅，進而導致 變形能的逐漸釋放和殘余壓應力的松弛。從圖中還可看出經較高激光能量(7J)處理的試樣表面的微變形、位錯密度和殘余壓應力更加穩定，能夠更有效地抑制疲勞裂紋擴展從而擁有更高的腐蝕疲勞壽命。

Wang等得出了不同激光能量處理后的 AISI 420不銹鋼在不同pH環境下（腐蝕環境為 0.598 mol/L的NaCl溶液）的裂紋長度(a)和疲勞壽命(N)的對應關系。圖16為實驗分組。圖 17為a-N曲線，其中如圖17a所示，與原始試樣(AM)相比，所有大規模激光沖擊試樣(MLSPTed)的腐蝕疲勞壽命均有所提升， LSP1、LSP2和LSP3的腐蝕疲勞壽命分別提高了 20.82%、30.87%和29.28%，其中LSP1、LSP2和LSP3分別代表經5.6 J、7.6J和梯度能量(7.6J-5.6J-3.6J)激光沖擊處理的試樣。這表明激光沖擊處理可以有效 抑制裂紋的萌生和擴展，延長試樣腐蝕疲勞壽命；圖 17b展示了AM和LSP2試樣在NaCl溶液中的a-N曲線隨pH值的變化規律，在同一激光沖擊能量下，試樣的腐蝕疲勞壽命隨pH值的降低而減少。這是因為pH值的降低會導致H⁺濃度升高從而破壞金屬試樣表面的鈍化膜，促進滑移帶的溶解，從而使裂紋擴展速率加快，降低試樣的腐蝕疲勞壽命。

多位學者的研究都表明了激光沖擊可以提升試樣的耐腐蝕性能和腐蝕疲勞壽命。對于其內在機理的 解釋也往往是激光沖擊引入的高殘余壓應力、高硬度及晶粒細化等因素共同作用的結果。針對不同的金屬構件，需要明確其服役環境，探索合理的激光沖擊強化工藝參數，以達到最佳的改性效果。

改性超聲表層改性作為應變強化技術的一種，其包括了超聲滾壓和超聲沖擊兩種主要的強化方式。超聲滾壓以超聲波(18-30KHz)為能量，通過靜載滾動對工件表面施加超聲沖擊振動，能有效消除工件表面因加工帶來的缺陷，降低表面粗糙度，提高表面完整性，此外超聲滾壓還能使工件表層晶粒產生塑性變形，促進位錯滑移，還能引入殘余壓應力和晶粒細化。超聲沖擊是借助超聲波能量，通過工具頭對工件表面的往復沖擊引入殘余壓應力、改善工件表面狀態。研究人員發現超聲表層改性技術可以提高試樣的耐腐蝕性和腐蝕疲勞壽命，目前主要聚焦于超聲滾壓工藝參數對試樣耐腐蝕性和腐蝕疲勞壽命的影響。

3.4.1 不同滾壓次數對耐腐蝕性能的影響

Sun等研究了不同超聲滾壓沖擊次數對7075鋁合金在氯化物環境下的耐腐蝕性能。圖18中DG表示變形梯度結構，NG表示納米梯度結構，U表示殘余壓應力松弛。從圖中可以觀察到經多次超聲滾壓后，在試樣的表層引入了較大的殘余壓應力場且顯著降低了試樣表面的粗糙度，且實驗結果表明超聲滾壓 后的試樣鈍化電流密度更低，即有更好的耐腐蝕性。超聲滾壓使試樣表面粗糙度降低并引入了殘余壓應 力，通過增加滾壓次數可以將表面晶粒細化到納米級，從而進一步提高樣品的耐腐蝕性能。通過對圖18 外推Tafel斜率可得到腐蝕電流密度(Icorr)、自腐蝕電位(Ecorr)和腐蝕速率(CR)，如表5所示，可以發現各試樣的CR大小順序和Icorr值、 Ecorr值保持一致。超聲滾壓7次、未應力松弛的試樣有最好的耐腐蝕性能，其腐蝕速率比原始試樣(CG)低92.9%。

從上述描述可以發現，較高的殘余壓應力和較低的表面粗糙度會改 善試樣的耐腐蝕性能，但這一結論并不絕對，如3-passes-DG 組試樣的殘余壓應力為第二大且表面粗糙度最低，然而其耐腐蝕性能不及7-passes-NG-U組試樣。這是因為當晶粒尺寸細化到納米級別時，由于存在大量納米級晶粒和晶界，這會引起大量惰性元素富集在晶界從而形成致密的鈍化膜阻礙腐蝕行為的進行。

Xu等研究了不同超聲滾壓沖擊次數對 7B50-T7751鋁合金腐蝕疲勞性能的影響。如圖19d所示，超聲滾壓能提高7B50-T7751鋁合金試樣的腐蝕疲勞壽命，這是因為超聲滾壓后，細化了試樣表面微觀組織、形成了高殘余壓應力場和顯微硬度場的梯度改性層，如圖19a、19c所示；而UR1（滾壓一次）組有最高的腐蝕疲勞壽命，這是因為相較滾壓3次和6次的試樣其表面粗糙度較低。由此我們需要注意表面完整性對試樣腐蝕疲勞壽命的影響，因為滾壓次數過多可能會造成表面損傷，利于疲勞裂紋的萌生，從而降低腐蝕疲勞壽命。

綜上所述，如果應用到具體金屬構件上，選取合適的超聲滾壓沖擊次數則需要綜合考慮表面殘余壓應力的大小以及表面完整性，可以在保證表面完整性的基礎上盡可能選取能產生較大殘余壓應力的沖擊次數。

3.4.2 不同靜壓力對耐腐蝕性能的影響

Xu等研究了不同超聲滾壓靜壓（100N、200N、300N、400N）下316L不銹鋼的耐腐蝕性能。從圖20a、20b可以看出，靜壓載荷的增加可以提升試樣表面的顯微硬度及其影響層深度并引入較高的殘余壓應力。有研究表明顯微組織越致密說明單位體積內原子數越多，這有助于形成致密的鈍化膜阻礙Cl的侵入從而提高耐腐蝕性能。然而研究發現隨著靜壓的增加，試樣的耐腐蝕性先增加后降低，如圖20c、20d所示。靜壓為200N時，試樣有最佳的耐腐蝕性能，而靜壓為400N時耐腐蝕性能最差，甚至低于原始試樣。這是因為施加合適的靜壓可以降低試樣表面粗糙度、引入殘余壓應力和晶粒細化從而提升試樣的耐腐蝕性；然而當靜壓過大時會導致試樣表面出現剝落坑缺陷，缺陷表面的鈍化膜致密性差，更容易被溶液中的腐蝕離子擊穿，這會促進腐蝕進程。

Zhang等采用超聲納米晶表面改性(UNSM)對 7075-T651預腐蝕鋁合金的疲勞性能進行改善，研究結果表明對預腐蝕試樣表面進行拋光和UNSM處理均可以提升預腐蝕試樣的疲勞壽命。如圖21(c)所示，拋光處理帶來的疲勞壽命增益有限，而UNSM處理可以使試樣疲勞壽命提高至原來的20倍，這是因為拋光和UNSM均可對腐蝕表面起到一定的修復作用。UNSM處理的效果如此顯著還要得益于高殘余壓應力和硬度梯度的引入，如圖21a、21b所示。

綜上所述，表面涂層可改善構件的耐腐蝕性能，但對腐蝕疲勞壽命卻提升有限，應變改性技術通過引入殘余壓應力、改變試樣表層的微觀結構和力學性能能同時提高耐腐蝕性能和腐蝕疲勞壽命，其中腐蝕疲勞壽命提升較為明顯。三種應變改性也各有特點可以結合實際情況進行選擇，如機械噴丸工藝成熟、成本較低；激光沖擊殘余壓應力影響層深(最大可達幾毫米)、工藝參數可精準控制；超聲沖擊對表面粗糙度影響小、設備便攜。如圖22所示，通過對試樣表面進行高能沖擊，使其產生塑性變形、引入高殘余壓應力、誘導晶粒組織產生位錯和孿晶，提高試樣表面質量。這些表層微觀結構的變化可以抑制腐蝕離子對試樣表面及內部的侵蝕，提高耐腐蝕性能，同時高殘余壓應力能有效抵御外加載荷從而提升試樣的疲勞壽命。相關研究還表明應變改性技術與拋光相結合可以進一步提升試樣的耐腐蝕性和腐蝕疲勞性能。

試樣腐蝕疲勞壽命的提高往往受多種因素影響，當前學者對高殘余壓應力、較低的表面粗糙度、高位錯密度、納米級晶粒等表層性質綜合作用下可以提升腐蝕疲勞壽命持有比較統一的意見，然而面對復雜的腐蝕環境，哪個因素起主導作用仍尚不明確。

上述學者們的研究結論之間有看似相悖的情況，這是因為使用的材料內 部成分存在差異且不同構件的處理參數和受力情況也大不相同。因此，當前仍缺乏對提升構件耐腐蝕性能 及腐蝕疲勞壽命的內在機制的認識。

未來可以考慮開展將表面改性技術和涂層技術結合，發展出復合處理 技術。最近，有學者[90]已經開展了類似的研究并證明激光沖擊涂層可以提高涂層的耐腐蝕性，也有學者證明先進行激光沖擊再進行涂層可以提高涂層的結合力。這些復合處理技術或許是未來發展耐腐蝕技術的新方向。