Cấu trúc và hiệu suất của hợp kim entropy cao

Thiết kế hợp kim truyền thống thường tập trung vào một nguyên tố chính, được cải thiện bằng cách thêm một lượng nhỏ các nguyên tố thứ cấp. Ngược lại, hợp kim entropy cao phá vỡ cách tiếp cận truyền thống này bằng cách kết hợp năm hoặc nhiều nguyên tố chính trong tỷ lệ gần như bằng nhau. Thành phần này tạo ra entropy cấu hình cao, điều này ổn định cấu trúc tinh thể và dẫn đến độ bền cơ học và độ ổn định nhiệt vượt trội.

Các tính chất nổi bật của HEAs xuất phát từ bốn cơ chế cơ bản: hiệu ứng entropy cao, biến dạng mạng tinh thể, khuếch tán chậm, và hiệu ứng cocktail. Những đặc điểm này cho phép HEAs thể hiện khả năng chống mài mòn, ăn mòn, nhiệt độ cao và bức xạ xuất sắc trong các ứng dụng thực tiễn, khiến chúng đặc biệt phù hợp cho ngành hàng không, quốc phòng, hạt nhân và các ngành công nghiệp chế tạo tiên tiến khác.

Các ứng dụng hiện tại của hợp kim entropy cao

HEAs đã tìm thấy ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp công nghệ cao. Trong ngành hàng không vũ trụ, chúng có khả năng chịu đựng sự biến đổi nhiệt độ cực đoan và môi trường áp suất cao. Trong lĩnh vực hạt nhân, khả năng chống bức xạ của chúng góp phần kéo dài tuổi thọ phục vụ của các thành phần quan trọng. Đối với các ứng dụng quốc phòng, HEAs được sử dụng trong các lớp phủ chống va đập và mài mòn để tăng cường độ bền của hệ thống vũ khí.

Hơn nữa, hợp kim có độ entropy cao được ứng dụng rộng rãi như lớp phủ bề mặt cho các công cụ cắt hiệu suất cao, cải thiện đáng kể khả năng chống mài mòn và tuổi thọ sử dụng. Ngoài các vật liệu khối, hợp kim HEAs thường được sử dụng dưới dạng màng mỏng hoặc lớp phủ, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bề mặt công cụ trong gia công chính xác và hệ thống cắt tốc độ cao.

Những thách thức trong việc bôi trơn khi gia công HEA

Khi việc áp dụng vật liệu HEA ngày càng tăng trong môi trường sản xuất, nó cũng đặt ra những thách thức mới cho chất lỏng cắt và dầu bôi trơn. Độ cứng và độ ổn định cực cao của HEA có thể làm tăng tốc độ mài mòn dụng cụ và tạo ra nhiệt độ đáng kể trong quá trình gia công, điều này dẫn đến sự suy giảm nhanh chóng của chất lỏng cắt và giảm hiệu suất của chúng.

Do đó, các chất bôi trơn cắt gọt trong tương lai phải cung cấp hiệu suất chống áp lực cực cao và chống mài mòn được cải thiện để quản lý hiệu quả ma sát và tải nhiệt. Thêm vào đó, các chất bôi trơn sẽ cần có độ ổn định nhiệt và khả năng chống oxy hóa tốt hơn để đối phó với các hoạt động ở áp suất cao kéo dài. Khả năng của các chất bôi trơn duy trì các lớp dầu ổn định và bám dính hiệu quả vào bề mặt HEA sẽ trở thành một yếu tố quan trọng trong các chiến lược pha chế trong tương lai.

Triển vọng tương lai: Tích hợp hợp kim entropy cao và công nghệ bôi trơn

Nhìn về phía trước, việc thương mại hóa HEAs dự kiến sẽ làm sâu sắc thêm sự tích hợp của chúng với các ứng dụng bôi trơn công nghiệp. Các nhà cung cấp dầu bôi trơn và các chuyên gia gia công kim loại nên xem xét các chiến lược sau:

Đầu tiên, phát triển các loại chất lỏng cắt và công thức phụ gia EP phù hợp với đặc tính gia công của HEAs.

Thứ hai, tiến hành các nghiên cứu sâu về tác động của các thành phần HEA khác nhau đối với sự phân hủy nhiệt của dầu bôi trơn và các sản phẩm phụ từ dầu thải.

Thứ ba, nâng cao độ ổn định và hiệu suất bám dính của dầu bôi trơn trên bề mặt HEA.

HAI LU JYA HE có nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực bôi trơn gia công kim loại và am hiểu cả ứng dụng vật liệu lẫn giải pháp bôi trơn cắt. Khi công nghệ HEA phát triển nhanh chóng, chúng tôi tiếp tục tích hợp phát triển công thức bôi trơn với chuyên môn ứng dụng tại chỗ, giúp khách hàng tối ưu hóa quy trình gia công và duy trì tính cạnh tranh trong kỷ nguyên vật liệu thế hệ tiếp theo.

◆ Nguồn: MDPI

◆ Tài liệu tham khảo: https://www.mdpi.com/1099-4300/25/1/73