与磨损相关的能源和材料损失每年超过25000亿欧元。传统观点认为，高强度材料的磨损率较低，但它们的塑性变形机制也会影响其磨损性能。高强度和均匀的变形行为，允许在不开裂或局部脆性断裂的情况下调节塑性应变，是开发耐磨金属的关键。

近日，德国马克斯·普朗克钢铁研究所Dierk Raabe，Ge Wu，Chang Liu报道了提出了一种策略，通过在磨损过程中原位形成坚固且可变形的氧化物纳米复合材料表面来设计耐磨合金，并将这一过程称为“反应磨损保护”。

文章要点

1）研究人员研制了一种具有代表性的体心立方结构(TiNbZr)₇₅Ag₂₅（at.%）合金，其磨损率比基准TiNbZr合金低两个数量级。在环境空气中进行磨损时，(TiNbZr)₇₅Ag₂₅合金通过与环境氧的反应，原位形成400 nm厚的非晶-晶态纳米复合材料表层，由含有约10 nm尺寸的Ag纳米晶的非晶态Ti₁₇Nb₁₃Zr₁₃Fe₂O₅₅基体组成。

2）(TiNbZr)₇₅Ag₂₅合金的高耐磨性得益于该合金的低摩擦系数（约0.09）和原位生成的非晶态氧化物纳米复合材料表面的协同作用，复合材料表面表现出高强度和均匀的塑性流动行为。

该研究为未来耐磨合金的设计提供了指导，其基于反应性磨损保护，即在磨损过程中与环境原子合金化表面形成一种非晶态-晶态纳米复合材料表面。

参考文献

Liu, C., Li, Z., Lu, W. et al. Reactive wear protection through strong and deformable oxide nanocomposite surfaces. Nat Commun 12, 5518 (2021)

DOI：10.1038/s41467-021-25778-y

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25778-y