《材料科學雜志》Zui新發(fā)表的研究表明，一種簡單的室溫機械表面處理技術可顯著改善Inconel X-750鎳基高溫合金的耐磨性能。由印度馬德拉斯理工學院主導，聯(lián)合英國伯恩茅斯大學與印度維洛爾理工學院團隊完成的研究證實，該技術無需涂層、化學試劑或激光輔助，即可將合金在去應力與時效硬化兩種狀態(tài)下的表面磨損體積降低27%至47%，摩擦系數(shù)Zui高下降25%。

該研究采用的核心技術為表面機械沖擊處理（SMAT）。其原理是將樣品置于腔體底部，通過高速振蕩的硬化鋼球對表面進行每秒數(shù)千次的撞擊。微觀層面的劇烈塑性變形會剪切晶體結構并促使位錯增殖纏結，Zui終將原始粗大晶粒破碎細化。掃描電鏡與電子背散射衍射測試顯示，處理后表層晶粒尺寸從約70微米細化至約39微米，近表面硬度提升12.5%，達到7.02吉帕斯卡。這一強化效應符合經典的霍爾-佩奇關系，即更細的晶粒能更有效地阻礙位錯運動。

盡管SMAT處理不可避免地會增加表面粗糙度，但微結構的顯著優(yōu)化仍使處理后的樣品在各項磨損測試中全面優(yōu)于未處理樣品。磨損機制分析表明，在干滑動條件下，磨粒磨損、機械混合層形成與粘著脫落三種機制共同作用。硬化的表層有效抵抗了滑動過程中的犁溝、切削與材料轉移，而形成的梯度納米結構使Zui堅硬的改性層恰好位于接觸應力Zui大處，同時保留了內部未改性材料的承載能力。

與傳統(tǒng)超合金表面工程路線相比，SMAT具備明顯的工藝優(yōu)勢。激光沖擊噴丸、超聲納米晶表面改性或碳化鎢硬質涂層沉積等方法雖效果顯著，但往往伴隨高昂的設備成本、復雜的工藝流程或真空環(huán)境要求。SMAT僅依賴室溫機械能，無熱畸變、氧化風險與化學廢料，且天然適配曲面及不規(guī)則幾何形狀，更具可擴展性與環(huán)保性。

研究團隊指出，該成果為航空航天與核工業(yè)部件的表面升級提供了新路徑。工程師可在不改變合金本征化學成分的前提下，通過短時室溫處理延長滑動接觸部件的使用壽命，進而有望延長檢測周期并降低維護更換成本。不過，當前實驗僅在室溫干滑動條件下進行，未來仍需驗證該梯度納米結構在高溫、腐蝕介質、潤滑條件及微幅振動工況下的長期穩(wěn)定性與抗氧化軟化能力。

資料來源：bioengineer.org；原文發(fā)布日期：2026-10-17。本文為資料編譯。