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高熵合金摩擦磨损性能的研究进展

2022-03-21乔竹辉任海波刘维民

材料工程 2022年3期

于 源,乔竹辉,任海波,刘维民,2

(1 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,兰州 730000;2 烟台先进材料与绿色制造山东省实验室,山东 烟台 264006)

高熵合金是冶金领域掀起的技术风暴,以其多主组元、高构型熵的设计理念以及独特的性能,成为近年来合金材料的研究热点[1-2]。高熵合金具有独特的高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和多主元效应等结构特征,能够获得强韧、耐高温、抗氧化、耐磨、耐腐蚀等综合性能[3-4],在摩擦材料领域具有重要应用潜力。传统合金一般由一种或两种主要元素构成,聚集在相图的拐角或边上,元素组合数量有限;高熵合金包含多种主要元素,每种主要元素的原子分数在5%~35%,处于相图中心区域,具有广阔的合金成分空间和组织结构形成可能,非常规的化学结构有望实现前所未有的性能[5-7]。高熵合金的摩擦学研究不限于传统合金的模仿,应该利用广阔的成分空间和独特的结构特征,突破传统抗磨、润滑合金的性能极限,尤其解决传统合金无法满足的极端工况下稳定润滑抗磨、保证功能作用(耐蚀、抗辐照、低温、催化、超导、软磁等)下实现抗磨的瓶颈问题。

除了成分,制备工艺对合金的结构和摩擦学性能也有重要影响;近年来,抗磨、润滑高熵合金的制备技术越来越成熟。采用电弧熔炼技术[8]、感应熔炼技术[9]、SPS技术[10-11]、热压烧结技术[12-13]、增材制造技术[14-15]等能够制备块体高熵合金,采用激光熔覆技术[16-17]、等离子熔覆技术[18-19]、大气等离子喷涂技术[20-21]、高速氧燃料喷涂技术[22-23]、爆炸喷涂技术[24-25]等能够制备高熵合金涂层,采用气相沉积技术[26-27]等能够制备高熵合金薄膜。……

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