1094 / 2023-03-01 20:40:29

高熵(TiVCrMo)3AlC2 MAX的制备及宽温域摩擦学特性

二维过渡金属碳化物MAX相陶瓷具有优异的力学性能和高温稳定性，在高温表面防护、自润滑和结构部件领域中显示出广泛的应用潜力。然而，作为最有前途的高温固体润滑剂之一，MAX相陶瓷高温和氧化环境下的的润滑性能与抗磨性能仍存在失配问题。为解决MAX相陶瓷高温氧化工况下磨损率大、综合摩擦学性能不足的问题，受合金设计中的高熵结构相关理论的启发，我们设计制备了一种新型高熵(TiVCrMo)₃AlC₂ MAX相陶瓷。通过高熵结构的稳定化效应，实现了Ti、V、Cr和Mo原子在该MAX晶格中的无序固溶。这一高熵MAX材料表现出了高熵结构中典型的高熵效应、晶格畸变效应及迟滞扩散效应。同时，在室温至800 ℃的宽温域内与Si₃N₄球配副，评估了该高熵MAX的摩擦学行为，并探究了高熵结构对其高温自润滑行为的影响机制。得益于高熵结构的晶格畸变效应和迟滞扩散效应，该高熵MAX的硬度和抗氧化性显著提升，在室温至600 ℃范围内表现出干摩擦行为；而在更高温度条件下，该高熵MAX材料润滑性能迅速提升，同时磨损率较相近成分的高熵合金材料可降低一个数量级以上，表现出较好的应用前景。