近日,我校材料與化學學院衛國英教授團隊在磨損領域國際頂尖期刊《Wear》(中科院一區,TOP期刊)上發表了題為“Wear mechanisms of Ni-W and Ni-W/Al2O3 composite coatings sliding against Si3N4 and AISI 52100 steel counterbodies”的文章。這是《Wear》首次刊發我校論文,論文第一作者為2022級碩士研究生范澤,通訊作者為張中泉副教授和衛國英教授。
作為在航空航天及電子工業被廣泛應用的表面防護材料,Ni-W及其復合鍍層的耐磨性是其工程應用中一項非常重要的性能。本文對比研究了Ni-W和Ni-W/Al2O3對磨Si3N4陶瓷和AISI 52100鋼的磨損行為,發現:(1) Ni-W及其復合鍍層在對磨Si3N4陶瓷時,均發生摩擦化學反應(tribochemical reaction),并在鍍層表面形成保護性氧化層,隨著氧化層的破碎、剝落,磨損機理轉變為三體磨粒磨損;(2)對磨AISI 52100鋼時,Ni-W鍍層表面發生輕微磨損并產生光滑的磨損表面,而Ni-W/Al2O3鍍層表面由于塑性變形主導的分層而被劇烈磨損;(3)復合鍍層中的Al2O3顆粒可以降低磨粒磨損中的犁耕效應而提升其對磨陶瓷的耐磨性,但Ni-W基體與Al2O3顆粒兩相界面的存在則會降低復合鍍層的抗變形能力,從而大幅降低復合鍍層對磨硬質金屬的耐磨性。本研究揭示了Ni-W和Ni-W/Al2O3對磨陶瓷和硬質金屬的磨損機理,有助于理解合金與復合鍍層間不同的磨損行為,并為摩擦副的設計、磨損環境優化以及開發新型防護材料提供了重要參考。
論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.wear.2024.205486
本工作受到國家自然科學基金面上項目(No. 52171083),浙江省自然科學基金重大項目(No. LD24E010003)以及浙江省省級高校基本科研業務費(No. 2022YW47)的資金支持。