提升珠光体组织的耐磨性能以及热稳定性

近日，东南大学孙文文教授团队在FeCoNiTi基高熵合金中提出了一种通过经典共析转变（A→B+C）而形成的珠光体结构，用以提升珠光体组织在室温以及一系列高温环境下的耐磨性能以及热稳定性。该研究以A new strong pearlitic multiprincipal element alloy to withstand wear at elevated temperatures为题发表在Acta Materialia上。

该研究发现，与钢铁材料的相变相似，高熵合金中也可以发生共析反应而产生珠光体结构，共析转变发生于500～650℃，共析反应为FCC→BCC+Ni3Ti，片层结构由BCC相和Ni3Ti相片层交替排列而成。由于高熵合金中的迟滞扩散效应导致高熵珠光体的片层状结构比钢中珠光体更精细，因此珠光体高熵合金的硬度更高且在500℃和550℃时具备良好的热稳定性。同时，与钢中的珠光体结构类似，多主元珠光体的片层间距也随共析转变温度的升高而增大，同时硬度随片层间距的增大而降低。

研究发现，该珠光体高熵合金不仅在室温下具备优异的耐磨性能（磨损率～2×10-5mm3/(N·m)），在550℃与600℃的环境下耐磨性能依然良好（磨损率

<3×10-5mm3/（N·m）），多主元珠光体在室温及高温下磨损率低于相同温度下一系列高速钢或已开发的耐磨多主元合金。磨料磨损是该高熵合金在室温下的主要磨损机制，磨损速率与硬度呈典型的负相关关系，符合Archard定律。氧化和剥层磨损是该合金在高温下的主要磨损机制，这是因为在磨痕表面形成了致密的保护性氧化层，以及具有足够热强度和热稳定性的高加工硬化纳米再结晶层。因此，高熵合金中的珠光体结构是一种值得进一步研究和优化的具有极端环境应用前景的高性能结构，同时该研究为耐磨多主元合金的开发提供了新的 思路。

左图为多主元合金中层片状珠光体结构。