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冷热循环处理对Fe基块体非晶合金摩擦磨损性能的影响

Fe基块体非晶合金；冷热循环；磨损率；摩擦磨损；载荷

采用冷热循环工艺对Fe₄₁Co₇Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂块体非晶合金进行30次和60次处理。借助CFT-I型海水环境摩擦磨损测试系统，研究不同载荷下的摩擦磨损行为，分析冷热循环处理对Fe基块体非晶合金组织结构、韧性以及耐磨性的影响。利用附带能谱分析（EDS）的扫描电子显微镜（SEM）观察磨痕磨屑磨损的表面形貌，探讨了Fe基块体非晶合金的磨损机理。结果表明，冷热循环处理后，非晶合金的平均硬度由铸态的16.09 GPa降为13.93 GPa，冷热循环处理虽然没有改变Fe基块体非晶合金的非晶态结构，但造成了非晶合金的回春现象。30次冷热循环处理后，Fe基块体非晶合金发生了明显的软化。随着冷热循环次数和载荷的增加，非晶的平均摩擦系数和磨损率先减小后增大。冷热循环处理有利于降低非晶合金的磨损量和平均摩擦系数。当循环次数为30次、载荷为30 N 时，铁基非晶的摩擦系数由0.77降低至0.72，表现出最小的摩擦系数，同时磨损率降低了13.33%，表现出最小的磨损率 (1.04×10⁻⁶  mm³•m⁻¹•N⁻¹)。未经冷热循环处理的Fe基块体非晶合金的磨损机理以疲劳断裂为主，伴随着轻微的磨粒磨损。随着冷热循环次数的增加，疲劳导致的脆性断裂程度降低，磨损机制向磨粒磨损和疲劳断裂的共同作用转变，且60次冷热循环处理后的Fe基块体非晶合金磨粒磨损状态则更为突出。所以，适量的冷热循环是一种有效提高铁基非晶合金摩擦学性能的有效途径。