干摩擦应变诱导板条马氏体固态非晶化的能量分析及其模型

尹存宏^1,2，李少波^1,2，梁益龙^1,2,3,4,5

1. 贵州大学机械工程学院2. 贵州省材料结构与强度重点实验室3. 贵州大学材料与冶金学院4. 高性能金属结构材料与制造技术工程实验室5. 贵州大学金属材料与机械强度研究所

摘 要：使用定点离子束切割制样(FIB)并根据透射电镜(TEM)表征,分析了板条马氏体钢干摩擦层内部板条马氏体协调塑性变形、演变为纳米层片结构并发生非晶化的全过程。结果表明,高密度位错缠结和缺陷集中是纳米层片结构的典型特征,这种结构产生的界面在高应变驱动下发生非晶化。这些非晶产物,为进一步细化磨屑和形成表面自润滑层提供结构条件。基于上述实验结果并结合摩擦学和材料学理论建立了干摩擦过程中的非晶化形核模型,计算了发生非晶化的热力条件和能量壁垒。结果表明,根据经典形核理论和晶体向非晶转变的吉布斯自由能壁垒计算公式所建立的干摩擦非晶化形核能量模型,可用于计算发生非晶化必需的临界位错密度值。根据对应的计算结果,可控制摩擦条件用干摩擦应变诱导板条马氏体的固态非晶化。

关键词：金属材料;摩擦与磨损;局部固态非晶化;非晶形核能计算;板条马氏体;