纳米结构铁基合金在模拟空间环境下的摩擦学行为研究

成果基本信息
关键词：	纳米结构材料;铁基合金;摩擦磨损;模拟空间环境
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	9622016J0192	资源采集日期：	2016-09-10

研究情况
单位名称：	中国科学院兰州化学物理研究所	技术水平：
评价证书号：		评价单位：	国家自然科学基金委员会
评价日期：	2016.03.21	评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	玉女士	联系人（平台）电话：	0771-5885053
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成果简介
一、课题来源与背景　　该课题为国家自然科学基金项目“纳米结构铁基合金在模拟空间环境下的摩擦学行为研究”（项目编号：51201172）。　　钢是世界上最广泛使用的工程材料，在资源环境压力日益加大的情況下，需要增强钢材综合力学性能，使用更少的钢材满足经济建设对其结构和功能的要求。纳米结构钢具有超高的强度和良好的综合性能，在国防、航空、航天、汽车等行业以及典型环境低温下具有重大的应用前景。因此，未来高性能纳米结构钢的广泛使用，将是一次重大的技术革命，纳米结构钢是下一代具有重要用途的材料。　　二、研究目的与意义　　（1）目前纳米结构钢面临的主要挑战是制备具有高韧塑性的、块体纳米晶钢大型零部件，且成本合理，一旦这些问题解决，纳米结构钢将在包括国防、航空、汽车、工业（轴承）等多个领域获得大规模应用，因此，本研究第一个目的是制备高强高韧性块体纳米晶铁基合金。　　（2）鉴于纳米结构金属材料在航空航天领域具有重要的应用背景，本项目将开展大块纳米结构铁基合金（Fe-C/Si 和Fe-Ni/Cr）在模拟空间环境条件下的摩擦学性能的系统研究，对未来高性能纳米结构钢在实际应用中涉及到的摩擦学问题以及耐磨纳米结构钢的成分和结构设计提供理论支持和技术指导。　　三、主要论点和依据　　（1）利用燃烧合成技术及其随后的退火等热处理可以制备具有不同晶粒尺寸和晶粒形貌的大块铁基纳米结构合金，从而提高材料强度和韧性。制备的块体纳米晶 Fe88Si12合金同时具有高强度和大韧性；Fe-Ni孪晶马氏体，调整Ni的含量，通过燃烧合成和退火后处理等技术制备了不同孪晶尺寸的马氏体，同过优化处理，使之同样具有高的强度和韧性。　　（2）通过制备过程中工艺和成分的控制，获得不同晶粒尺寸和相结构的块体纳米结构材料以改善其摩擦学性能。其中晶粒尺寸影响着材料的硬度和韧性，而相结构不但直接影响着材料之间的摩擦化学作用，而且也影响材料的硬度和韧性，以上两者共同影响着纳米晶体材料的摩擦学性能。纳米化后，Fe-C合金的抗磨性在不同氧环境下均有提升，但在大气环境下提高的更加显著，证明晶粒尺寸细化增强抗磨性能主要是由于摩擦氧化促进作用引起的。油润滑条件下，Fe70Ni30 合金中孪晶马氏体的形成，增加合金的表面活性，在油润滑状态下有助于表面润滑膜的形成，从而有效降低摩擦系数和磨损。　　四、创见与创新　　通过系统研究纳米铁基合金的纳米结构（纳米共晶、纳米马氏体的摩擦学性能研究报道较少）和试验条件对其摩擦学性能的影响，深入认识纳米晶铁基合金在空间环境条件下的摩擦磨损行为规律；揭示纳米结构在摩擦过程中的结构演变规律。　　五、社会经济效益及存在的问题　　项目制备的纳米钢材料在性能指标、性价比方面已经达到国外同类产品水平，能够满足国内重要工业及高技术行业对高强、高韧和耐磨钢材料的需求，实现了节能降耗及高效运行，促进相关行业持续健康发展。存在的问题主要在于现有纳米钢材料的放大生产还需要进一步摸索。　　六、历年获奖情况　　无。

成果名称：	纳米结构铁基合金在模拟空间环境下的摩擦学行为研究	关键词：	纳米结构材料;铁基合金;摩擦磨损;模拟空间环境
成果类别：		一级分类名称：	机械制造
二级分类名称：	机械学	三级分类名称：
研究起止时间：	2013.01 至2015.12	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	中国科学院兰州化学物理研究所	学科分类2：	430.99
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：	TB383.1	课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	51201172
经费实际投入额（万元）：	25.00	评价单位：	国家自然科学基金委员会
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2016.03.21	转让范围：
评价证书号：		推荐单位：	中国科学院兰州分院
推广形式：	无	成果登记号：	9622016J0192
成果简介：	一、课题来源与背景　　该课题为国家自然科学基金项目“纳米结构铁基合金在模拟空间环境下的摩擦学行为研究”（项目编号：51201172）。　　钢是世界上最广泛使用的工程材料，在资源环境压力日益加大的情況下，需要增强钢材综合力学性能，使用更少的钢材满足经济建设对其结构和功能的要求。纳米结构钢具有超高的强度和良好的综合性能，在国防、航空、航天、汽车等行业以及典型环境低温下具有重大的应用前景。因此，未来高性能纳米结构钢的广泛使用，将是一次重大的技术革命，纳米结构钢是下一代具有重要用途的材料。　　二、研究目的与意义　　（1）目前纳米结构钢面临的主要挑战是制备具有高韧塑性的、块体纳米晶钢大型零部件，且成本合理，一旦这些问题解决，纳米结构钢将在包括国防、航空、汽车、工业（轴承）等多个领域获得大规模应用，因此，本研究第一个目的是制备高强高韧性块体纳米晶铁基合金。　　（2）鉴于纳米结构金属材料在航空航天领域具有重要的应用背景，本项目将开展大块纳米结构铁基合金（Fe-C/Si 和Fe-Ni/Cr）在模拟空间环境条件下的摩擦学性能的系统研究，对未来高性能纳米结构钢在实际应用中涉及到的摩擦学问题以及耐磨纳米结构钢的成分和结构设计提供理论支持和技术指导。　　三、主要论点和依据　　（1）利用燃烧合成技术及其随后的退火等热处理可以制备具有不同晶粒尺寸和晶粒形貌的大块铁基纳米结构合金，从而提高材料强度和韧性。制备的块体纳米晶 Fe88Si12合金同时具有高强度和大韧性；Fe-Ni孪晶马氏体，调整Ni的含量，通过燃烧合成和退火后处理等技术制备了不同孪晶尺寸的马氏体，同过优化处理，使之同样具有高的强度和韧性。　　（2）通过制备过程中工艺和成分的控制，获得不同晶粒尺寸和相结构的块体纳米结构材料以改善其摩擦学性能。其中晶粒尺寸影响着材料的硬度和韧性，而相结构不但直接影响着材料之间的摩擦化学作用，而且也影响材料的硬度和韧性，以上两者共同影响着纳米晶体材料的摩擦学性能。纳米化后，Fe-C合金的抗磨性在不同氧环境下均有提升，但在大气环境下提高的更加显著，证明晶粒尺寸细化增强抗磨性能主要是由于摩擦氧化促进作用引起的。油润滑条件下，Fe70Ni30 合金中孪晶马氏体的形成，增加合金的表面活性，在油润滑状态下有助于表面润滑膜的形成，从而有效降低摩擦系数和磨损。　　四、创见与创新　　通过系统研究纳米铁基合金的纳米结构（纳米共晶、纳米马氏体的摩擦学性能研究报道较少）和试验条件对其摩擦学性能的影响，深入认识纳米晶铁基合金在空间环境条件下的摩擦磨损行为规律；揭示纳米结构在摩擦过程中的结构演变规律。　　五、社会经济效益及存在的问题　　项目制备的纳米钢材料在性能指标、性价比方面已经达到国外同类产品水平，能够满足国内重要工业及高技术行业对高强、高韧和耐磨钢材料的需求，实现了节能降耗及高效运行，促进相关行业持续健康发展。存在的问题主要在于现有纳米钢材料的放大生产还需要进一步摸索。　　六、历年获奖情况　　无。
联系人：	瞿珊珊	成果登记日期：	2016-06-20
联系人email：	quss@licp.cas.cn	单位代码：	96200063
邮政编码222：	730000	联系人电话：	0931-4968309
单位传真：	0931-4968129;8277088	单位通讯地址：	甘肃省兰州市城关区天水中路18号
单位所在省市：		单位电话：	0931-4968009;4968026;4968309
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2016	知识产权形式：
成果完成人：	符立才;杨军;乔竹辉;程军	资源采集日期：	2016-09-10

纳米结构铁基合金在模拟空间环境下的摩擦学行为研究

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