Gd掺杂强化(Cu56Zr44)1–xGdx合金非晶形成能力及摩擦学性能

作者：李朝岚; 陈敬昶; 王远^*; 王枭; 于晓华

来源：表面技术, 2021, 50(09): 254-260.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.09.026

• Cu-Zr基非晶合金
• Gd掺杂
• GFA
• 力学性能
• 摩擦学性能

目的通过稀土元素掺杂Cu-Zr非晶合金,开发远离典型共晶型合金Cu-Zr共晶点的新型非晶合金,探索性能优异的生物质燃油新能源汽车新型活塞材料。方法采用单辊旋淬法制备了(Cu56Zr44)1–xGdx(x=0,0.01, 0.05, 0.09)试样,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对试样的物相结构和形貌进行分析,通过量热分析仪和纳米压痕仪对试样的热力学性能以及力学性能进行研究,在乙醇汽油稀释机油润滑下检测试样的摩擦学性能。结果通过单辊旋淬法制备的(Cu56Zr44)1–xGdx试样为完全非晶组织,当锆(Gd)掺杂量从1%(原子数分数)增至9%时,(Cu56Zr44)1–xGdx非晶试样的约化玻璃转变温度Trg从0.668降至0.653,纳米硬度从8.73 GPa降至7.18 GPa,但均优于0%Gd非晶试样的0.644和6.82 GPa。在相同摩擦实验条件下,当Gd掺杂量从1%增加到9%时,(Cu56Zr44)1–xGdx非晶试样的摩擦因数和磨损率分别从0.068和1.07×10–5 mm3/(N·m)降低到0.076和1.42×10–5 mm3/(N·m),但是都优于0%Gd非晶试样的0.082和1.62×10–5 mm3/(N·m),更是远低于ZL109铝合金的0.095和75.47×10–5mm3/(N·m)。结论 Gd掺杂能有效地增强体系的非晶形成能力(GFA,Glass forming ability)和力学性能,极大地改善体系的摩擦学性能,且在掺杂1%Gd时,性能达到最佳。(Cu56Zr44)1–xGdx非晶合金的减摩抗磨性能也远优于活塞常用材料ZL109铝合金。

• 单位
  昆明理工大学; 西南林业大学