7月30日，科技日报记者从中国科学院兰州化学物理计议所了解到，该所固体润滑国度要点本质室高温摩擦学课题组在新式润滑耐磨损高熵/中熵合金野心制备和性能调控等方面进行了系统计议，取得了系列进展。给出一种构筑多级纳米异质结构和要素波动特征来排除合金低磨损的新步履，有关计议效劳近日发表于空洞性学术期刊《计议》。
新式高熵/中熵合金具有诸多新奇脾气，为野心制备高性能金属基润滑耐磨损材料提供了新启发，是当今材料学和摩擦学计议的热门和前沿。
在处置高温润滑与磨损方面具有迫切期骗价值
传统合金时时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/中熵合金是频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/中熵合金展现出好多优异的力学和物感性能。
“高熵/中熵合金有几个昭彰的特色，主要包括组织结构发扬出复杂异质性、要素发扬出多组元特征，具有‘质剂不分’的浓缩固溶体结构、晶体结构发扬出衔接畸变性。”中国科学院兰州化学物理计议所计议员程军先容，基于其独到的异质结构、要素波动、多级纳米析出特殊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、高温结构踏实性、摩擦界面自戍卫、高温抗氧化等新奇脾气。
与传统合金比较，高熵/中熵合金具有相配深广的要素调控空间，通过对高熵/中熵合金中的元素进行替换或增减，能赢得一些具有罕见性能的微不雅组织结构和异质相，为野心制备高性能金属基润滑耐磨损材料提供了新念念路。
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程军告诉记者，针对高熵/中熵合金体系开展润滑耐磨损要素野心，选拔熔真金不怕火、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。
“这类新式材料在处置航空航天、轨说念交通、核能等规模高端装备开通与传动部件的高温润滑与磨损可贵方面具有迫切的期骗价值和期骗远景。”程军先容。
强度、塑性、热踏实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规模内发扬出严重的摩擦磨损。针对上述问题，晶粒细化和复合润滑相/抗磨相是当今提高金属材料耐磨损性能的主要技巧。
“但是，这两类步履时时会激发新的问题，如当晶粒细化至纳米轨范时，可能会在摩擦流程中激发严重的纳米晶不均匀塑性变形，加多磨损；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流程中发生脆性断裂。”程军说。
计议标明，要是在摩擦副界面之间引入一个粗疏逐级开释摩擦应力的界面层，可极大减小摩擦流程中不均匀塑性变形和界面错配导致的磨损问题。但是，这种罕见的界面层难以通过惯例的制备或加工技巧赢得。
基于这个问题，计议东说念主员计划是否可通过调控合金的要素和结构野心制备一种新式金属材料，使其能在中低温摩擦流程华夏位酿成逐级开释应力的梯度界面耐磨层，高温摩擦流程中酿成耐磨损釉质层，从而在宽温度规模内保捏踏实的低磨损性能。
高熵/中熵合金独到的浓缩固溶体结构使其发扬出优于传统合金的强度、塑性、热踏实性和耐磨性等性能。因此，计议东说念主员以镍元素为溶剂，引入等摩尔比的铝、铌、钛和钒4种元素四肢合金化元素，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要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酿成高混杂熵的过填塞固溶体结构，元素粉末需资格32小时的机械合金化流程，酿成面心立方结构和体心立方结构的混杂固溶体粉末。
计议东说念主员通过放电等离子烧结使粉末在1050℃发生异质相分袂，并在冷却后固结成型，最终酿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要素波动特征。纳米分级结构异质相的酿成将使合金可在磨损素质的变形流程中沿深度标的原位酿成梯度界面层，选择高浓度的易氧化的铝和铌会促进合金在高温摩擦流程中快速酿成保护性氧化釉质层。
此外，高浓度的钛可显耀栽种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。
“与传统合金比较，该合金的结构由分级纳米耦合晶粒组成，发扬出纳米轨范的要素波动特征，这种独到的异质性结构使合金在室温至800℃宽温度规模内的磨损流程中自觉激活自安妥摩擦界面保护步履甲级职业联赛，酿成耐磨损纳米梯度摩擦层或釉质层。该材料四肢高温抗磨材料具有迫切的期骗价值。”程军说。他觉得该合金要素可调、可选拔热压、喷涂等多种工艺固化成型，有望排除产业化期骗。