深圳大学《JMST》： 一种块体金属玻璃具有优异的

　　在实际应用中零件之间摩擦不可避免，过度磨损导致设备失效。因此抗磨损能力(特别是在极端环境下)是评估材料适用性的重要指标之一。典型材料如碳化钨、碳化硅和金刚石因其超高硬度而被认为具有最优异的耐磨性。材料的高硬度和耐磨性与可加工性是相互排斥的。高硬度保证了优异的耐磨性，但造成了巨大的加工成本和复杂的制造工艺。因此在玻璃成型、医疗器械和航空航天等精密制造领域，兼具优异耐磨性和高可加工性的材料是极其可取的。金属玻璃与相应的晶体合金相比，具有高强度、高硬度和优异的耐磨性。金属玻璃是通过快速冷却技术制备的，该技术保留了其液态原子结构。这种独特的原子结构赋予金属玻璃优异的机械和化学性能，并赋予优异的加工性能。金属玻璃的优越加工性归因于其玻璃状原子结构，该结构在称为过冷液体区域的温度范围内提供了优异的流动性。利用热塑性成形方法，金属玻璃可以加工成复杂而精密的结构。除此之外，由于其独特的非晶结构，金属玻璃在耐磨性方面也表现良好。由于传统金属玻璃体系的玻璃化转变温度相对较低，在高温下的磨损行为和应用很少有报道。因此，系统研究该复合材料在高温环境下的磨损行为和机理具有重要的工程意义和研究价值。

　　图1 (a)磨损试验示意图；(b)磨损实验前块体金属玻璃样品照片；Ir29.8Ta34.6Ni29.3Nb6.3块体金属玻璃的(c)XRD和(d)DSC曲线 (a)室温下Ta基块体金属玻璃COF随时间的演化；(b) 室温下Ta基块体金属玻璃的磨损形貌；(c)磨损痕迹的截面剖面；(d)Zr基块体金属玻璃COF随时间的演化；(e) 室温下Ta基块体金属玻璃的磨损形貌；(f)磨损痕迹的截面剖面。

　　图3Ta基块体金属玻璃的(a)磨损形貌和(b)元素分析；Zr基块体金属玻璃的(c)磨损形貌和(d)元素分析。

　　图4 (a)200度时Ta基块体金属玻璃COF随时间的演化；(b) 200度时Ta基块体金属玻璃的磨损形貌；(c)磨损痕迹的截面剖面；(d)Zr基块体金属玻璃COF随时间的演化；(e) 200度时Ta基块体金属玻璃的磨损形貌；(f)磨损痕迹的截面剖面。

　　总之，作者深入研究了一种新型Ta基块体金属玻璃从室温到高温下的磨损行为和机理。在相对较低的温度下(室温 ~ 400℃)，磨损行为主要受硬度影响，磨损机制主要为轻微磨粒磨损和氧化磨损。在室温、200℃和400℃下，磨损率分别为2.65 × 10−6 mm3N−1m−1、7.52 × 10−6 mm3N−1m−1和10.59 × 10−6 mm3N−1m−1。在600℃的高温下，摩擦热引起的进一步加热导致块体金属玻璃表面软化，磨损率为20.99 × 10−6 mm3N−1m−1。相应的磨损机制为摩擦过程中软质驱动的磨粒磨损和氧化磨损。在最高温度750℃时，在Ta基块体金属玻璃表面形成的几微米厚度的氧化层代替基体进行磨损，其耐磨性增强，磨损率为7.08 × 10−6 mm3N−1m−1。综上所述，作者展示了Ta基块体金属玻璃优异的高温耐磨性，意味着它在精密仪器和极端条件下具有广泛的应用前景。（文：Keep real）