7月30日，科技日报记者从中国科学院兰州化学物理商讨所了解到，该所固体润滑国度重心推行室高温摩擦学课题组在新式润滑耐磨损高熵/中熵合金预备制备和性能调控等方面进行了系统商讨，取得了系列进展。给出一种构筑多级纳米异质结构和因素波动特征来结束地金低磨损的新局势，相干商讨后果近日发表于概述性学术期刊《商讨》。
新式高熵/中熵合金具有诸多新奇脾性，为预备制备高性能金属基润滑耐磨损材料提供了新启发，是现在材料学和摩擦学商讨的热门和前沿。
在贬责高温润滑与磨损方面具有紧迫行使价值
传统合金频频是由一种或两种主要金属元素组成，其他合金化元素的比例相对很低。高熵/中熵合金是连年来发展起来的有别于传统合金的新式合金。高熵合金和中熵合金是由多种主要金属元素组成的合金，二者仅仅在主要金属元素的种类和数目上有互异。一般而言，高熵合金包含5个或5个以上等原子比的金属元素，而中熵合金则包含3个金属元素。高熵/中熵合金展现出很多优异的力学和物感性能。
“高熵/中熵合金有几个彰着的脾性，主要包括组织结构证明出复杂异质性、因素证明出多组元特征，具有‘质剂不分’的浓缩固溶体结构、晶体结构证明出衔接畸变性。”中国科学院兰州化学物理商讨所商讨员程军先容，基于其特有的异质结构、因素波动、多级纳米析出很是微不雅组织结构和多组元特征，高熵/中熵合金展现出不凡的强度—塑性组合、高温结构理解性、摩擦界面自戍卫、高温抗氧化等新奇脾性。
与传统合金比拟，高熵/中熵合金具有相配宏大的因素调控空间，通过对高熵/中熵合金中的元素进行替换或增减，能获取一些具有非凡性能的微不雅组织结构和异质相，为预备制备高性能金属基润滑耐磨损材料提供了新念念路。
程军告诉记者，针对高熵/中熵合金体系开展润滑耐磨损因素预备，遴荐熔真金不怕火、粉末冶金或喷涂等工艺即可制备出具有润滑与耐磨损性能的高熵/中熵合金材料。
“这类新式材料在贬责航空航天、轨谈交通、核能等界限高端装备畅通与传动部件的高温润滑与磨损贫苦方面具有紧迫的行使价值和行使远景。”程军先容。
强度、塑性、热理解性和耐磨性优于传统合金
中低温下，金属材料摩擦表界面会发生严重的弹塑性变形、局部断裂和磨粒磨损，而高温下则会发生材料黏着、软化变形和氧化磨损，这些因素导致金属材料在宽温度范围内证明出严重的摩擦磨损。针对上述问题，晶粒细化和复合润滑相/抗磨相是现在提高金属材料耐磨损性能的主要技艺。
“但是，这两类局势频频会激励新的问题，如当晶粒细化至纳米模范时，可能会在摩擦进程中激励严重的纳米晶不均匀塑性变形，增多磨损；复合润滑相/抗磨相和基体相之间的错配界面可能会使摩擦界面在磨损进程中发生脆性断裂。”程军说。
商讨标明，淌若在摩擦副界面之间引入一个大致逐级开释摩擦应力的界面层，可极大减小摩擦进程中不均匀塑性变形和界面错配导致的磨损问题。可是，这种非凡的界面层难以通过老例的制备或加工技艺获取。
基于这个问题，商讨东谈主员辩论是否可通过调控合金的因素和结构预备制备一种新式金属材料，使其能在中低温摩擦进程华夏位造成逐级开释应力的梯度界面耐磨层，高温摩擦进程中造成耐磨损釉质层，从而在宽温度范围内保抓理解的低磨损性能。
高熵/中熵合金特有的浓缩固溶体结构使其证明出优于传统合金的强度、塑性、热理解性和耐磨性等性能。因此，商讨东谈主员以镍元素为溶剂，引入等摩尔比的铝、铌、钛和钒4种元素当作合金化元素，通过将合金化浓度从25 at.%（原子百分数）提高至50 at.%，制备了一种具有纳米分级结构和因素波动特征的新式镍铝铌钛钒中熵合金。为了使溶质元素之间造成高搀杂熵的过填塞固溶体结构，元素粉末需资格32小时的机械合金化进程，造成面心立方结构和体心立方结构的搀杂固溶体粉末。
商讨东谈主员通过放电等离子烧结使粉末在1050℃发生异质相分散，并在冷却后固结成型，最终造成高体积分数的纳米耦合晶粒相和分级纳米千里淀相，其呈现纳米分级结构和因素波动特征。纳米分级结构异质相的造成将使合金可在磨损指点的变形进程中沿深度处所原位造成梯度界面层，采选高浓度的易氧化的铝和铌会促进合金在高温摩擦进程中快速造成保护性氧化釉质层。
此外，高浓度的钛可显耀擢升合金体系的晶格畸变效应，从而提高摩擦界面层的屈服强度。
“与传统合金比拟，该合金的结构由分级纳米耦合晶粒组成，证明出纳米模范的因素波动特征，这种特有的异质性结构使合金在室温至800℃宽温度范围内的磨损进程中自觉激活自顺应摩擦界面保护行动，造成耐磨损纳米梯度摩擦层或釉质层。该材料当作高温抗磨材料具有紧迫的行使价值。”程军说。他以为该合金因素可调、可遴荐热压、喷涂等多种工艺固化成型，有望结束产业化行使。