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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(jìn)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(jìn)裝備運(yùn)動、傳動系統(tǒng)具有重要的應(yīng)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(xué)和摩擦學(xué)研究的熱點和前沿。

中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點實驗室高溫摩擦學(xué)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(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(fù)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(jī)制，相關(guān)材料獲示范應(yīng)用，解決了核心運(yùn)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(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，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(yīng)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(jī)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）。