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高功能金屬基潤滑耐磨損资料制備有了新思路

:    发布时间: 2024-09-14    作者: 牛宝体育app官网下载/p>

  7月30日,科技日報記者從中國科學院蘭州化學物理研讨所了解到,該所固體潤滑國家重點實驗室高溫冲突學課題組在新式潤滑耐磨損高熵/中熵合金設計制備和功能調控等方面進行了系統研讨,取得了系列進展。給出一種構筑多級納米異質結構和成分波動特征來實現合金低磨損的新办法,相關研讨成果近来發表於綜合性學術期刊《研讨》。

  新式高熵/中熵合金具有諸多别致特性,為設計制備高功能金屬基潤滑耐磨損资料供给了新啟發,是现在资料學和冲突學研讨的熱點和前沿。

  傳統合金往往是由一種或兩種首要金屬元素構成,其他合金化元素的份额相對很低。高熵/中熵合金是近年來發展起來的有別於傳統合金的新式合金。高熵合金和中熵合金是由多種首要金屬元素構成的合金,二者只是在首要金屬元素的種類和數量上有差異。一般来说,高熵合金包括5個或5個以上等原子比的金屬元素,而中熵合金則包括3個金屬元素。高熵/中熵合金展現出許多優異的力學和物理功能。

  “高熵/中熵合金有幾個明顯的特點,最重要的包括組織結構表現出復雜異質性、成分表現出多組元特征,具有‘質劑不分’的濃縮固溶體結構、晶體結構表現出連續畸變性。”中國科學院蘭州化學物理研讨所研讨員程軍介紹,基於其獨特的異質結構、成分波動、多級納米分出持平微觀組織結構和多組元特征,高熵/中熵合金展現出杰出的強度—塑性組合、高溫結構穩定性、冲突界面自保護、高溫抗氧化等别致特性。

  與傳統合金比较,高熵/中熵合金有很廣闊的成分調控空間,通過對高熵/中熵合金中的元素進行替換或增減,能獲得一些具有特别功能的微觀組織結構和異質相,為設計制備高功能金屬基潤滑耐磨損资料供给了新思路。

  程軍告訴記者,針對高熵/中熵合金體系開展潤滑耐磨損成分設計,採用熔煉、粉末冶金或噴涂等工藝即可制備出具有潤滑與耐磨損功能的高熵/中熵合金资料。

  “這類新式资料在解決航空航天、軌道交通、核能等領域高端裝備運動與傳動部件的高溫潤滑與磨損難題方面具有极端严重的應用價值和應用远景。”程軍介紹。

  中低溫下,金屬资料冲突表界面會發生嚴重的彈塑性變形、部分斷裂和磨粒磨損,而高溫下則會發生资料黏著、軟化變形和氧化磨損,這些要素導致金屬资料在寬溫度范圍內表現出嚴重的冲突磨損。針對上述問題,晶粒細化和復合潤滑相/抗磨相是现在进步金屬资料耐磨損功能的首要手法。

  “可是,這兩類办法一般會引發新的問題,如當晶粒細化至納米标准時,或许會在冲突過程中引發嚴重的納米晶不均勻塑性變形,添加磨損﹔復合潤滑相/抗磨相和基體相之間的錯配界面或许會使冲突界面在磨損過程中發生脆性斷裂。”程軍說。

  研讨标明,如果在冲突副界面之間引进一個能夠逐級釋放冲突應力的界面層,可極大減小冲突過程中不均勻塑性變形和界面錯配導致的磨損問題。但是,這種特别的界面層難以通過常規的制備或加工手法獲得。

  基於這個問題,研讨人員考慮是否可通過調控合金的成分和結構設計制備一種新式金屬资料,使其能在中低溫冲突過程中原位构成逐級釋放應力的梯度界面耐磨層,高溫冲突過程中构成耐磨損釉質層,從而在寬溫度范圍內坚持穩定的低磨損功能。

  高熵/中熵合金獨特的濃縮固溶體結構使其表現出優於傳統合金的強度、塑性、熱穩定性和耐磨性等功能。因而,研讨人員以鎳元素為溶劑,引进等摩爾比的鋁、鈮、鈦和釩4種元素作為合金化元素,通過將合金化濃度從25 at.%(原子百分數)进步至50 at.%,制備了一種具有納米分級結構和成分波動特征的新式鎳鋁鈮鈦釩中熵合金。為了使溶質元素之間构成高混合熵的過飽和固溶體結構,元素粉末需經歷32小時的機械合金化過程,构成面心立方結構和體心立方結構的混合固溶體粉末。

  研讨人員通過放電等離子燒結使粉末在1050℃發生異質相分離,並在冷卻后固結成型,最終构成高體積分數的納米耦合晶粒相和分級納米沉澱相,其呈現納米分級結構和成分波動特征。納米分級結構異質相的构成將使合金可在磨損誘導的變形過程中沿深度方向原位构成梯度界面層,選用高濃度的易氧化的鋁和鈮會促進合金在高溫冲突過程中快速构成保護性氧化釉質層。

  此外,高濃度的鈦可顯著进步合金體系的晶格畸變效應,從而进步冲突界面層的屈从強度。

  “與傳統合金比较,該合金的結構由分級納米耦合晶粒組成,表現出納米标准的成分波動特征,這種獨特的異質性結構使合金在室溫至800℃寬溫度范圍內的磨損過程中自發激活自適應冲突界面保護行為,构成耐磨損納米梯度冲突層或釉質層。該资料作為高溫抗磨资料具有重要的應用價值。”程軍說。他認為該合金成分可調、可採用熱壓、噴涂等多種工藝固化成型,有望實現產業化應用。

  “促消費方针不是所謂的‘掏空錢包’‘透支需求’”“持續擴大就業、促進居民增收,是进步居民消費才能、进步居民消費意願、釋放居民消費潛力的有用手法”“改进消費環境是恢復擴大消費的一個重要支撐”…… 近来,《關於恢復和擴大消費的办法》(以下簡稱《办法》)經國務院赞同,已由國務院辦公廳轉發各地方、各部門,並向社會公開發布。 7月31日,在國新辦舉行的恢復和擴大消費的办法國務院方针例行吹風會上,國家發展变革委副主任李春臨、工業与信息化部消費品工業司司長何亞瓊、商務部市場運行和消費促進司司長徐興鋒、文明和旅游部產業發展司司長繆沐陽、市場監管總局執法稽查局局長況旭介紹了《办法》有關情況,並答复記者提問。…

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