纳米结构铁基合金在模拟空间环境下的摩擦学行为研究

Nanostructured materials have important application potential in the space field. It is significant to deeper research the tribological behavior of nanostructured iron-based alloys under simulated space environment. In this proposal,we aim to know the tribological behavior laws of nanostructured iron-based alloys, prepared by combustion synthesis, under simulated space environment. In more detail, we will systematically study (1) the dry-sliding tribological behavior of nanostructured iron-based alloys including Fe-C/Si and Fe-Ni/Cr under simulated space enviroment of vacuum, low-temperature and irradiation; (2) lubrication property of the nanostructured alloys under space lubricating oil; (3) effects of nanostructure characteristics on their tribological behavior; (4) difference of the tribological behavior between nanostructured alloys and coarse-grained counterparts; (5) nanostructure evolution of friction surface and sub-surface in friction process; (6) friction, wear and lubrication mechanism of the nanostructured alloys under simulated space enviroment. We expect the following significant beneficial outcomes from this proposal: (1) deeper understanding of the tribological behavior laws of nanostructured alloys under simulated space environment to enrich tribological theory; (2) development of the theoritical foundation in nanostructured steels relavant to tribology; (3) development of microstructure design principles for wear-resistant nanostructured steels; (4) development of the corresponding technical support for solving practical application problems on nanostructured steels in space tribology field.

纳米结构材料在空间领域具有重要的应用背景。深入研究纳米结构铁基合金在模拟空间环境下的摩擦学行为具有重要的理论意义和应用价值。本项目拟系统研究燃烧合成纳米结构铁基合金（Fe-C/Si和Fe-Ni/Cr）在模拟空间环境下的摩擦学性能。研究模拟空间环境（真空、低温和辐照）下纳米铁基合金的干滑动摩擦学行为规律；研究空间润滑油润滑下纳米结构铁基合金的润滑性能；研究材料纳米结构对其摩擦学行为的影响；研究纳米结构和相应的微米结构合金的摩擦学性能的差异；研究纳米结构在摩擦过程中的结构演变规律；研究纳米结构铁基合金在模拟空间环境下的摩擦磨损和润滑机理。研究结果以期能深入认识纳米铁基合金在模拟空间环境下的摩擦学行为规律，丰富摩擦学理论知识，为纳米结构钢在空间环境下应用涉及到的摩擦学问题以及耐磨纳米结构钢的结构设计提供一定的理论依据和技术支持。

纳米结构金属和合金在空间领域具有重要的应用背景。深入研究纳米结构铁基合金在模拟空间环境下（譬如真空和油润滑）摩擦学行为具有重要的理论意义和应用价值。本项目系统研究了研究了不同氧环境，润滑条件下，晶粒尺寸、形貌等对Fe-Si、Fe-Ni、Fe-C纳米结构材料摩擦学性能的影响。研究结果表明除了晶粒尺寸和硬度之外，材料的晶体相结构也是影响其摩擦学性能的重要因素。因此，可以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，以上两者共同影响纳米晶体材料的摩擦学性能。这些研究结果揭示了铁基合金纳米化后硬度变化，缺陷增加等对摩擦过程中的摩擦化学、微结构演变的影响规律，深入认识纳米材料在模拟空间环境条件下的摩擦磨损行为规律，丰富了摩擦学理论知识。