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蘭州化物所潤滑耐磨損高熵/中熵合金研究獲系列進展

時間：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、核能等先進裝備運動、傳動系統(tǒng)具有重要的應用前景和價值。近年來發(fā)展的新型高熵合金材料具有諸多新奇特性，為設(shè)計制備高性能金屬基潤滑耐磨損材料提供了新的空間，是目前材料學和摩擦學研究的熱點和前沿。

中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室高溫摩擦學課題組在新型潤滑耐磨損高熵/中熵合金設(shè)計制備及性能調(diào)控等方面進行了系統(tǒng)研究，取得了系列進展。

研究人員采用組分/結(jié)構(gòu)精細化調(diào)控，設(shè)計制備了(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)異潤滑與耐磨損性能的高熵/中熵潤滑耐磨損合金及其復合材料，揭示了材料成分和結(jié)構(gòu)對高熵/中熵合金潤滑耐磨損性能的作用機制，相關(guān)材料獲示范應用，解決了核心運動系統(tǒng)高溫潤滑耐磨的關(guān)鍵技術(shù)問題。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)獲中國發(fā)明專利授權(quán)5項（ZL 202110052905.3，ZL 202010162188.5，ZL 202011200363.1，ZL 202210000834.7，ZL 202211415551.5）。

近期，研究人員提出通過構(gòu)筑多級納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)和成分波動獲得極低磨損合金的新策略。研究人員采用高熵理念設(shè)計制備了一種新型Ni50(AlNbTiV)50復雜成分合金，在室溫至800℃范圍，合金的磨損率在10-7-10-6mm3N-1m-1量級，是目前已報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用價值。研究人員還探明了多級異質(zhì)結(jié)構(gòu)和成分波動在合金摩擦過程中表面形成抗磨損摩擦層的作用規(guī)律及機制，為設(shè)計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)獲中國發(fā)明專利授權(quán)1項（ZL 202111079376.2）。