机械工程学报

作者：程巍, 詹荔, 刘秀波, 周安, 李明曦, 贺泊铭, 陈国栋

单位：1. 中南林业科技大学材料表界面科学与技术湖南省重点实验室 长沙 410004;2. 南昌理工学院航天航空学院 南昌 330044;3. 湖南省农业装备研究所 长沙 410125

关键词：FeCrNi合金,纳米摩擦学性能,分子动力学模拟,纳米划痕；

基金：国家自然科学基金(52075559)、湖南省重点研发计划(2022GK2030)、湖南省农业科技创新资金(2023CX53)和中南林业科技大学研究生科技创新基金(2023CX02066,2023CX02076,2024CX02004)资助项目。

采用分子动力学模拟和纳米划痕验证相结合的方法研究了FeCrNi (C1)、FeCoCrNi (C2)及FeCoCrNiCu (C3)三种合金在纳米摩擦过程中表面形貌、磨损原子数目、位错、剪切应变、摩擦力及摩擦系数等差异，进一步分析了等比添加Co、Cu元素对FeCrNi合金的纳米摩擦学性能及变形机理的影响。结果表明：三种合金摩擦产生的磨痕两侧会出现不对称的原子堆积，表明在摩擦过程中存在塑性形变和弹性恢复两种变形机制；纳米硬度大小关系为C2>C3>C1，由于纳米硬度和显微硬度测量时压头对位错的覆盖面不同，导致与显微硬度大小关系存在差异；C3合金HCP相分数最大，C2合金次之，C1合金最小，表明添加Co、Cu元素可以改变合金的原子间距、晶格常数和晶格畸变等参数，从而调节FCC相结构的稳定性，抑制FCC相结构向HCP结构的转变；多晶合金晶界影响合金位错生长和分布，C1合金位错受晶界影响很难突破晶界生长，因而在亚表面形核并沿着磨球滑动方向扩散；C2合金位错主要围绕晶界生长，C3合金位错主要分布在合金晶界处和磨痕亚表面。

来源：2025年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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