弗吉尼亚理工牵头研发极端高温自润滑合金

美国国家科学基金会（NSF）向弗吉尼亚理工大学牵头的研究团队拨款200万美元，用于开发适用于极端高温环境的自润滑、耐磨金属合金。该项目由弗吉尼亚理工大学材料科学与工程系副教授蔡文君（Wenjun Cai）与航空航天与海洋工程系副教授傅尧（Yao Fu）共同领导，联合亚利桑那州立大学与爱荷华州立大学开展。

传统液体润滑剂在约600°C以上会失效，而多数固体润滑剂易氧化或丧失效能。研究团队计划将氧化过程转化为材料功能的一部分。目标合金将具备强韧的金属内核，并在高温运行条件下于表面生成稳定的低剪切力氧化物层，从而在接触面直接提供润滑作用，且该氧化层有望在部件持续运转中自我再生。

团队重点探索复杂浓度合金（CCAs），通过引入多种主元素扩大成分设计空间，以调控强度、相稳定性、扩散速率及氧化行为。核心假设认为，构型熵有助于稳定大块合金基体，同时促进表面形成稳定的尖晶石结构氧化物。研究将结合计算模拟初步筛选具备高温强度与理想氧化路径的成分候选者，随后进行实体制造与测试。

增材制造在本项目中不仅是成型手段，更作为材料设计的变量参与闭环开发。研究人员可利用3D打印工艺产生的独特微观结构、缺陷分布与残余应力来影响扩散与氧化过程，从而同步优化加工参数与合金成分。实验数据将反哺计算与机器学习模型，减少传统大成分空间探索中的试错成本。

该项目还致力于构建开放的材料研发框架，产出可复用的数据集、计算工作流、物理引导的机器学习模型及逆向设计方法，未来可拓展至其他材料发现领域。目前项目处于早期研究阶段，团队尚未公布确定的合金配方或定量的高温摩擦磨损性能数据。相关成果若成功实现，有望降低极端温度系统的摩擦、磨损与维护需求。