Gd 掺杂强化(Cu56Zr44)1–xGdx 合金非晶形成能力及摩擦学性能
2021-10-16李朝岚陈敬昶王远王枭于晓华
李朝岚,陈敬昶,王远,王枭,于晓华
(1.西南林业大学 机械与交通学院,昆明 650224;2.昆明理工大学 材料科学与工程学院,昆明 650093)
在众多非晶合金中,Cu-Zr 基合金具有较强的非晶形成能力(Glass forming ability,GFA),较好的热稳定性,优异的力学性能,较低的热膨胀系数等[1-2],已在工业上得到应用。一般地,处于Cu-Zr 共晶点Cu56Zr44及附近的合金系均具有较强的GFA,易于形成非晶组织。但若只围绕共晶点附近开发新型非晶合金,必然导致其成分相当,性能相近,难以探索出更优性能的非晶合金系[3]。稀土元素Gd 对氧有极强的亲和力,可有效消除制样中氧的不利影响[4-5],阻止初始相和Laves 相的形成,增大原子随机堆垛排列的几率,极大增强合金的GFA,因而其常被作为增强GFA 的微量添加元素[6-8]。
摩擦学性能是力学性能的重要体现,影响着材料在特殊环境下的工作性能与服役寿命[9-10]。已有研究表明,Fe 基非晶涂层[11-13]、Cu-Zr 基大块非晶及涂层在干摩擦下均表现出较好的减摩抗磨性能[14-15]。但绝大多数机械运动部件均需要润滑,又随着石化能源短缺和人们环保意识的增强,生物燃油应运而生。生物燃油酸值大,燃烧中产生更多的碳烟,易混入发动机润滑系统,污染润滑油,加速发动机磨损[16-17]。活塞作为发动机的一个重要零件,其摩擦学性能直接决定了发动机的工作质量,活塞常用材料ZL109 铝合金在生物燃油发动机中表现出的耐蚀抗磨性能欠佳,易引起活塞的早期磨损失效[18-20]。因此,探索Cu-Zr 基非晶合金在特殊润滑环境下的摩擦学性能尤为必要,同时也可为该领域的研究提供一些理论借鉴与实验参考。……
