兰州化物所润滑耐磨损高熵/中熵合金研究获系列进展

时间：2023-07-21

宽温度范围（室温至800℃）内具有低摩擦磨损特性的金属材料在航空航天、核能等先进装备运动、传动系统具有重要的应用前景和价值。近年来发展的新型高熵合金材料具有诸多新奇特性，为设计制备高性能金属基润滑耐磨损材料提供了新的空间，是目前材料学和摩擦学研究的热点和前沿。

中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室高温摩擦学课题组在新型润滑耐磨损高熵/中熵合金设计制备及性能调控等方面进行了系统研究，取得了系列进展。

研究人员采用组分/结构精细化调控，设计制备了(NiAl)1.3(FeCr)1(Co)1.15、Co30Cr28Ni27Al7(Cu6/Ti6)B2和(CrFeNi)83(AlTi)17-Ag-BaF2/CaF2等几种在室温至800℃的环境下，具有优异润滑与耐磨损性能的高熵/中熵润滑耐磨损合金及其复合材料，揭示了材料成分和结构对高熵/中熵合金润滑耐磨损性能的作用机制，相关材料获示范应用，解决了核心运动系统高温润滑耐磨的关键技术问题。相关结果发表在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。相关技术获中国发明专利授权5项（ZL 202110052905.3，ZL 202010162188.5，ZL 202011200363.1，ZL 202210000834.7，ZL 202211415551.5）。

近期，研究人员提出通过构筑多级纳米异质结构和成分波动获得极低磨损合金的新策略。研究人员采用高熵理念设计制备了一种新型Ni50(AlNbTiV)50复杂成分合金，在室温至800℃范围，合金的磨损率在10-7-10-6mm3N-1m-1量级，是目前已报道的宽温域耐磨损性能最好的金属类材料，该材料作为高温抗磨材料具有重要的应用价值。研究人员还探明了多级异质结构和成分波动在合金摩擦过程中表面形成抗磨损摩擦层的作用规律及机制，为设计制备高性能耐磨损金属材料提供了一种新思路。研究成果发表在Research（2023, 6: 0160）上，相关技术获中国发明专利授权1项（ZL 202111079376.2）。

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