908 / 2022-07-08 19:01:35

结构弛豫和表面氧化对非晶合金纳米摩擦行为的影响研究

热处理或摩擦热引起的表层结构弛豫和氧化对减少非晶合金的磨损起着重要作用。为了区分结构弛豫和表面氧化的影响，我们制备了不同状态的Zr基非晶合金，即铸态以及分别在氩气气氛下退火的非晶(称为结构弛豫非晶)和氧气气氛下退火的非晶(称为氧化非晶)。利用原子力显微镜(AFM)进行了纳米摩擦磨损试验，定量地阐明两种因素对非晶摩擦磨损性能的影响。与铸态非晶合金相比，发生结构弛豫的非晶表现出增强的耐磨性尽管其与针尖产生了较大的界面粘附。而氧化非晶展现出卓越的抗摩擦（摩擦系数降低88%）和抗磨损（磨损率降低80%）性能。通过计算模拟发现氧的引入阻碍了金属原子与金刚石探针发生键合，显著降低了金刚石尖端与被钝化非晶之间的粘附。此外，与氧化相关的高硬度和弹性恢复的协同作用降低了犁沟系数，提高了非晶合金的耐磨性。这一发现阐明了磨损过程中表面化学作用超越于结构修饰的减磨特性，并为设计耐磨非晶合金材料提供了重要途径。