高混合熵赋能非晶合金耐磨性能，揭示成分复杂度对金属玻璃摩擦行为决定性作用

发布日期：2025-07-21 浏览次数：2545

金属玻璃结合了金属键和非晶结构，具有良好的热塑性成形能力、优异的机械性能和耐腐蚀性，具有潜在的结构材料应用前景。目前，金属玻璃材料的合金化及其单调变形行为已有广泛的研究，但在实际的使用工况中，金属玻璃材料不可避免的需要面对复杂载荷情况，即磨损和疲劳。因此，金属玻璃材料在磨损接触下的不稳定失效严重限制了其的广泛应用。基于此，西北工业大学周青教授、王海丰教授团队联合南洋理工大学周伟教授团队，针对金属玻璃在摩擦载荷下的失效本质问题，提出“通过调控混合熵来改变金属玻璃亚稳磨损行为”的全新策略。相关研究成果以“Altering the Metastable Wear Performance of Metallic Glassesvia Mixing Entropy Regulation”为题在Advanced Functional Materials上发表。

研究人员采用了实验与模拟相结合的多尺度、多手段综合研究方法，系统探究混合熵对金属玻璃摩擦磨损行为的影响机理。通过设计制备了两种高混合熵Ti-Zr-Cu-Ni-Be非晶合金（Ti20 HEMG、TiHf HEMG）与一种传统Ti基非晶合金（Ti45 MG）进行系统对比研究，结合实验测试与分子动力学模拟，深入揭示了成分复杂度对结构演变、软化行为与摩擦磨损性能的深层影响。结果表明，磨损性能的数量级提高与磨损条件和MGs的硬度无关。高混合熵调节了局部原子偏好团簇，延缓了磨损引起的局部原子重排，从而有效缓解了磨损过程中的结构软化和脱氮行为。这些发现有助于在原子结构水平上理解磨损机制，并可能为基于熵效应设计具有理想性能的先进MGs材料开辟新的可能性。该成果为后续基于成分复杂度优化非晶材料耐磨性能提供了重要理论指导，未来有望在高负载、复杂服役环境下的结构功能部件中获得实际应用。

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