八方彙聚 思想共振 非晶合金塗層蓄勢待發
2026-03-26 13:37:51
本報記者 趙萍
在新材料科學競技場上,非晶合金塗層猶如一顆耀眼的新星,近年來備受國內外關注。其擁有傳統晶態合金難以企及的高強度、卓越的耐腐蝕性、優異的耐磨性,與其他材料結合後更展現出獨特的抗菌性能,使其在航空航天關鍵部件防護、高端醫療器械表麵處理、水電機組耐磨耐蝕等領域被寄予厚望。目前,國內已開發出鐵基、鋁基、銅基、鎳基、鈦基和鋯基等係列材料,其中鐵基非晶合金憑借低成本優勢獲得快速發展。
9月20日(ri),來(lai)自(zi)非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)塗(tu)層(ceng)上(shang)下(xia)遊(you)產(chan)業(ye)鏈(lian)相(xiang)關(guan)領(ling)域(yu)的(de)專(zhuan)家(jia)齊(qi)聚(ju)遼(liao)寧(ning)沈(shen)陽(yang),在(zai)第(di)二(er)屆(jie)非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)塗(tu)層(ceng)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)與(yu)產(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)研(yan)討(tao)會(hui)上(shang)圍(wei)繞(rao)非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)塗(tu)層(ceng)的(de)製(zhi)備(bei)技(ji)術(shu)、性能調控、服役條件等內容分享了各自最新研究進展,並就非晶合金塗層在多領域的應用前景進行展望。
為水電裝備抗蝕提供“硬核鎧甲”
水電裝備需在複雜水域環境中作業,包括河流、湖泊等自然水體,需適應不同水位、流速和流量變化,尤其是泥沙衝蝕影響非常大,常通過增加塗層來提高裝備使用壽命。然而,自然環境的複雜程度遠超預期。
與會專家介紹,水電機組尤其關注塗層材料的耐磨性,其中以水輪機耐泥沙磨蝕(磨損+空蝕)為典型代表。水輪機作為水電站的核心設備之一,內部作業環境極其複雜。非晶合金塗層以“結構致密化+動態自修複”的雙重特性,為解決該問題提供了方案。
目mu前qian,國guo內nei科ke研yan團tuan隊dui的de試shi驗yan結jie果guo顯xian示shi,通tong過guo激ji光guang熔rong覆fu製zhi備bei的de非fei晶jing合he金jin塗tu層ceng取qu得de較jiao好hao耐nai磨mo蝕shi效xiao果guo,但dan連lian接jie處chu受shou限xian於yu技ji術shu無wu法fa作zuo業ye,正zheng嚐chang試shi通tong過guo結jie構gou化hua設she計ji來lai解jie決jue這zhe一yi問wen題ti。
同時,會議介紹了鐵基非晶合金塗層在NaOH(氫氧化鈉)dengqiangjianxingrongyezhongdeercidunhuaxianxiang,jisuizhenongdudezengjia,tucengnaifushixingnengxiajiang,suijichuxianduanzandetucengdunhuamozixiufuqingkuang,danercidunhuashijianjiaoduan。guoneikeyantuanduijingguoshiyanzhengshi,lvlizizhuyaogongjijiazawuquyu,qingyanggenlizizedailaigengyanzhongdebiaomianfushi,youcidechutucengchengfenzhongjinshuhefeijinshuyuansudebilijuedinglejianxingtiaojianxiatucengdenaifushixingneng。
與會專家還分享了空蝕和腐蝕的交互作用,進一步明確了非晶合金塗層在耐腐蝕上的最佳應用範圍,會議發出沒有“萬能塗層”的理性聲音。
風電與氫能領域防腐耐磨的利器
會議介紹,近年來,隨著噴塗工藝特別是超音速電弧噴塗技術的發展,非晶合金塗層在風電用緊固件、齒輪箱及氫能電解槽等關鍵部件上的應用研究取得顯著進展,為解決行業痛點帶來了曙光。
與會專家介紹,非晶合金複合塗層在耐磨測試中表現驚豔,磨損率較單一非晶合金塗層或傳統陶瓷塗層顯著降低,有望解決風電齒輪箱、軸承等重載部件的磨損“頑疾”。同時,非晶合金塗層因其本征的高耐蝕性、高導電性和可能的催化活性,可避免高壓氫致開裂風險,成為替代貴金屬的理想候選材料。
在高溫防護領域引領塗層“革命”
高溫腐蝕防護一直是工業領域的痛點。傳統矽酸鹽基高溫塗料在600攝氏度以上環境中易因熱膨脹係數不匹配而剝落、cuihua,qiegongnengdanyi。guowaigaoduanchanpinchangqilongduanshichang,jiagegaoang。guoneikeyantuanduichuangxinxingdijiangfeijinghejinfentiyinrujiticailiao,jiehejiguangbiaomianchulijishu,kaipilegaowenfanghuxinlujing。
huiyijieshao,feijinghejinfenmopingjiewudingxingjiegouwujingjieqianyidetexing,gaowenxiabuyifashengjiegoubengjie,kekaozishenxingtaiwendingxingdiyugaowen。chushixiantuliaonaigaowenwai,qihainengqianghuatucengyujicaidejieheli,keyizaigaowenhuanjingzhongweijicaitigongkangchongshuazhudongfanghu,qiejuyoukanggaowenfushidenengli,haikeewaifuyutucenggaoyingdu、優異耐磨性,提升塗層抗化學介質(如酸性氣體)腐蝕的能力。
此外,非晶合金塗層在防汙、防(fang)滑(hua)等(deng)領(ling)域(yu)顯(xian)示(shi)出(chu)巨(ju)大(da)潛(qian)力(li)。會(hui)議(yi)介(jie)紹(shao),在(zai)優(you)化(hua)噴(pen)塗(tu)工(gong)藝(yi)獲(huo)得(de)非(fei)晶(jing)複(fu)合(he)塗(tu)層(ceng)的(de)同(tong)時(shi),通(tong)過(guo)多(duo)通(tong)道(dao)噴(pen)塗(tu)技(ji)術(shu)實(shi)現(xian)複(fu)合(he)塗(tu)層(ceng)中(zhong)成(cheng)分(fen)比(bi)例(li)的(de)可(ke)調(tiao)控(kong);引入抗菌性氧化態石墨烯等,大幅提升塗層的防汙性能;通過控製相比例,進一步優化塗層的耐磨損、耐腐蝕及吸波性能。在防滑方麵,國內目前處於實驗研發階段,離真正大規模應用還有一段距離,發展潛力巨大。
非晶合金塗層將迎來“智造”飛躍
jinguanfeijinghejinfenmogexiangxingnengyoushixianzhu,danjingbutongzhibeigongyizhichengdetuceng,qiyoushijunyousuojianruo。guoneikeyantuanduizaigaifangmianzuoledaliangxiangshiyouxiaodegongzuo。
會議介紹了製備非晶塗層重要方法之一的熱噴塗技術,包括超音速火焰噴塗技術、等離子噴塗、電弧噴塗、爆炸噴塗等。國內科研團隊發現,熱噴塗工藝參數之間互相耦合、彼(bi)此(ci)影(ying)響(xiang),表(biao)明(ming)塗(tu)層(ceng)性(xing)能(neng)和(he)工(gong)藝(yi)參(can)數(shu)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)非(fei)單(dan)一(yi)線(xian)性(xing)關(guan)係(xi),其(qi)複(fu)雜(za)程(cheng)度(du)可(ke)想(xiang)而(er)知(zhi)。基(ji)於(yu)此(ci),該(gai)團(tuan)隊(dui)利(li)用(yong)機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)算(suan)法(fa),用(yong)於(yu)新(xin)材(cai)料(liao)設(she)計(ji)合(he)成(cheng)、性能預測等,從上萬組擴展參數中預測得到了最優工藝參數。
此舉一改依賴“試錯法”的傳統研發路徑,大量節省時間、資源,有助於加快新型高性能非晶合金塗層的發現與應用,實現非晶合金塗層的“智造”飛躍。
與(yu)此(ci)同(tong)時(shi),國(guo)內(nei)科(ke)研(yan)團(tuan)隊(dui)正(zheng)嚐(chang)試(shi)建(jian)立(li)非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)研(yan)發(fa)數(shu)據(ju)庫(ku),以(yi)確(que)保(bao)實(shi)驗(yan)過(guo)程(cheng)的(de)完(wan)整(zheng)複(fu)現(xian)性(xing)和(he)數(shu)據(ju)的(de)絕(jue)對(dui)可(ke)追(zhui)溯(su)性(xing),也(ye)為(wei)研(yan)發(fa)提(ti)速(su)奠(dian)定(ding)了(le)基(ji)礎(chu)保(bao)障(zhang)。
我們期待,非晶合金塗層加速從實驗室走向產業化應用,在高端製造、生命健康、新能源等領域綻放光彩,為提升重大裝備性能、保障人民健康生活提供強有力的“材料鎧甲”。
《中國冶金報》(2025年09月24日 03版三版)
來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網
編輯:宋玉錚
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