机械工程学报

作者：曾鑫, 赖建平, 王驰, 袁小虎, 李丁骏, 余家欣

单位：1. 西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室 绵阳 621010;2. 长寿命高温材料国家重点实验室 德阳 618000;3. 东方电气集团东方汽轮机有限公司 德阳 618000

关键词：高通量,非晶合金,纳米摩擦学,硬度,弹性模量；

基金：国家自然科学基金(51975492)和西南科技大学自然科学基金(19xz7163)资助项目。

采用高通量磁控共溅射技术，制备了含不同成分的Pd-W-Si非晶合金库。采用纳米压痕、纳米划痕实验，探究了压入硬度(H)和弹性模量(E)对该非晶合金体系纳米摩擦学性能的影响。研究发现：(1)随着压入硬度和弹性模量的增大，划入深度(hs)整体呈相似的减小趋势，但相比于硬度，该趋势与弹性模量的关联性更强，即弹性模量更能反映非晶合金的抗划性能。这是因为剪切转变区(Shear transformation zone，STZ)体积与硬度、弹性模量均呈负相关，但STZ体积随弹性模量的变化具有比硬度更弱的波动性。弹性模量较大的非晶合金内部STZ体积越小，非晶结构中的变形单元越不容易被激活，在同载荷下的划入深度越浅，抗划性能越好；(2)弹性回复率(η)与硬度的关联性较弱，但与H/E的关联性较强，表现为弹性回复率随H/E的增大而增加。这是因为H/E值越大的非晶合金弹性吸收的能量越多，更容易发生弹性回复；此外，非晶合金的pile-up高度随着H/E值的增加而减小的现象，也在一定程度上促进了剪切带的自由滑动，从而促进材料弹性回复。这两方面因素综合致使高H/E值的非晶合金具有更高的弹性回复率和更好的耐磨性。

来源：2024年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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