抗磨塗層納米結構原位設計研究

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中國科學院蘭州化學物理研究所張俊彥研究員帶領的研究小組，最近利用電沉積/熱處理方法，構築了一種金屬基納米陶瓷復合薄膜。這種薄膜不僅具有高的硬度，而且具有與工業用金屬底材相匹配的彈性模量，是一種具有廣泛工業應用前景的抗磨鍍層。

既具有陶瓷般的高硬度，又具有金屬般的韌性，與工業常用金屬具有適當的熱匹配性，制備方法簡單廉價是抗磨塗層設計、構築的指導思想，長期以來是相關研究領域的研究熱點。基於有機化合物在高溫下分解與金屬進行化學反應，在金屬基體中原位生成納米陶瓷相的思路，該研究小組利用電沉積技術，得到含有一定量羧基有機物的金屬鉻薄膜。經過600oC高溫熱處理，薄膜中的羧基與鉻發生反應，在鉻基體中生成納米陶瓷增強相，得到Cr-Cr2O3-Cr7C3復合薄膜。硬度(H)達到21GPa，彈性模量(E)為248GPa，H/E為0.0847。摩擦磨損測試結果表明，該薄膜與工業用鋼材具有良好的結合力，並具有優異的抗磨性能，尤其是具有突出的高溫抗磨性能。這種在金屬基體中原位生成高硬度陶瓷復合相的方法既克服了納米陶瓷增強相的分散問題，又降低了材料製作成本，是一種可以廣泛推廣的抗磨塗層設計方法。該項研究工作得到了中國科學院「百人計劃」項目和國家自然科學基金的資金支持。該研究成果最近發表在《材料學報》（Acta Materiali）（57(2009)5342-5348）。前期工作發表於Electrochemistry Communications11(2009)331-334、Tribology Letters 30(2008) 107-111等。

virginia9145237

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