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超细晶金属材料的磨损机制研究

超细晶金属,磨损机制,高熵合金

滑动磨损是影响接触并相对运动的金属构件服役寿命的重要因素之一。具有良好摩擦磨损性能的金属工件通常具有两类典型的微观组织：①硬质基体上均匀分布着软质颗粒相(如铸铁)；②软质基体上弥散分布着硬质颗粒相(如巴氏合金)。然而，当其晶粒尺度在亚微米甚至纳米级时，其磨损机制、摩擦表面处的塑性变形机理以及第二相的确切作用仍不清楚。基于这些关键基础科学问题，系统研究了第二相对金属材料摩擦磨损性能和磨损机制的影响，发现了一类难互溶纳米双相合金在材料摩擦近表面自发形成具有一定取向关系的纳米多层结构，能够显著提高材料的耐磨性能，阐释了该种新颖的金属材料抗磨损自适应机理，提出了一种通过选择合金的化学成分和控制材料初始微观组织来设计高耐磨合金机械构件的新理念；阐明了温度、滑动速度、载荷等服役环境因素对超细晶金属材料磨损行为的影响规律。在研究含第二相的超细晶传统合金摩擦磨损机制的研究基础上，进一步拓展至超细晶高熵合金，将阐明超细晶高熵合金在摩擦磨损过程中应力和温度作用下的变形机理以及摩擦近表面梯度微观结构演化规律，揭示超细晶高熵合金在极端使役条件下的磨损机制。