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蘭州化物所潤(rùn)滑耐磨損高熵/中熵合金研究獲系列進(jìn)展
時(shí)間:2023-07-21

寬溫度范圍(室溫至800℃)內(nèi)具有低摩擦磨損特性的金屬材料在航空航天、核能等先進(jìn)裝備運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)系統(tǒng)具有重要的應(yīng)用前景和價(jià)值。近年來(lái)發(fā)展的新型高熵合金材料具有諸多新奇特性,為設(shè)計(jì)制備高性能金屬基潤(rùn)滑耐磨損材料提供了新的空間,是目前材料學(xué)和摩擦學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿。

中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高溫摩擦學(xué)課題組在新型潤(rùn)滑耐磨損高熵/中熵合金設(shè)計(jì)制備及性能調(diào)控等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究,取得了系列進(jìn)展。

研究人員采用組分/結(jié)構(gòu)精細(xì)化調(diào)控,設(shè)計(jì)制備了(NiAl)1.3(FeCr)1(Co)1.15、Co30Cr28Ni27Al7(Cu6/Ti6)B2和(CrFeNi)83(AlTi)17-Ag-BaF2/CaF2等幾種在室溫至800℃的環(huán)境下,具有優(yōu)異潤(rùn)滑與耐磨損性能的高熵/中熵潤(rùn)滑耐磨損合金及其復(fù)合材料,揭示了材料成分和結(jié)構(gòu)對(duì)高熵/中熵合金潤(rùn)滑耐磨損性能的作用機(jī)制,相關(guān)材料獲示范應(yīng)用,解決了核心運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)高溫潤(rùn)滑耐磨的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Tribology International(2020, 151: 106444;2021, 154: 106662; 2021, 157: 106912; 2022, 173: 107617)、Journal of Alloys and Compounds(2021, 877: 160326)和Journal of Materials Science & Technology(2023,153: 75-91)上。相關(guān)技術(shù)獲中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)5項(xiàng)(ZL 202110052905.3,ZL 202010162188.5,ZL 202011200363.1,ZL 202210000834.7,ZL 202211415551.5)。

近期,研究人員提出通過(guò)構(gòu)筑多級(jí)納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)和成分波動(dòng)獲得極低磨損合金的新策略。研究人員采用高熵理念設(shè)計(jì)制備了一種新型Ni50(AlNbTiV)50復(fù)雜成分合金,在室溫至800℃范圍,合金的磨損率在10-7-10-6mm3N-1m-1量級(jí),是目前已報(bào)道的寬溫域耐磨損性能最好的金屬類材料,該材料作為高溫抗磨材料具有重要的應(yīng)用價(jià)值。研究人員還探明了多級(jí)異質(zhì)結(jié)構(gòu)和成分波動(dòng)在合金摩擦過(guò)程中表面形成抗磨損摩擦層的作用規(guī)律及機(jī)制,為設(shè)計(jì)制備高性能耐磨損金屬材料提供了一種新思路。研究成果發(fā)表在Research(2023, 6: 0160)上,相關(guān)技術(shù)獲中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)1項(xiàng)(ZL 202111079376.2)。

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