在能源、化工、國防和船舶等領域中，部分設備部件長期滿負荷的在高溫、腐蝕和機械磨損的惡劣環境下運行，致使這些設備部件極易遭受損壞。由此引起的各類事故觸目驚心，已經嚴重影響社會經濟的發展。如何提高這些設備的可靠性和使用壽命，已成為上述行業提高經濟效益及增強核心競爭力亟需解決的關鍵問題。在設備基體表面噴涂金屬涂層是解決上述問題的方法之一。

    與不銹鋼和陶瓷相比，非晶合金沒有晶粒、晶界、位錯等缺陷的存在，因而表現出許多優異的物理化學性能。其中，鐵基非晶合金不僅價格低廉，而且耐磨損和抗腐蝕性能優越。近年來，利用超音速火焰噴涂技術制備耐磨防腐鐵基非晶/納米晶涂層成為研究的熱點。國際上有20余家科研機構開發了大量的適于制備鐵基非晶合金涂層的成分。其中，SAM系列合金的中子吸收能力是不銹鋼和Ni基高溫合金（C22）的7倍，是硼鋼的3倍以上，且耐腐蝕性能遠優于高溫Ni基合金。此外，還兼具較低的摩擦系數和熱膨脹系數、優異的抗沖擊韌性及耐磨損性，適于650 ℃以下寬溫區范圍內的腐蝕磨損防護。然而，目前我國仍十分缺乏具有自主知識產權的熱噴涂鐵基非晶合金成分，同時國內申請的相關成分專利不僅在性能上遜色于SAM合金，且大多數合金成分還屬于國外專利范圍之內。

    中科院寧波材料所非晶軟磁團隊一直致力于非晶合金新材料的開發與應用研究。近日，研究團隊在鐵基非晶成分設計及其涂層性能研究方面取得進展。通過利用Ni和P取代SAM合金中昂貴的稀土、W和Mo，以及調控Cr和Mo的比例，獲得一系列非晶形成能力大于2 mm的新型鐵基塊體非晶合金。利用自主搭建的氣霧化設備制備了高質量的球形非晶粉末，成粉率（>100目）達80%以上。研究發現，該合金體系在少量Cr（8 at.%）和Mo（3.5 at.%）添加時就能實現優異的耐腐蝕性能，不僅優于常用的316L和S32750不銹鋼，還與高Cr（15 at.%）和Mo（14 at.%）含量的非晶鋼（SAM1651）相當，且鈍化膜更穩定（Mater. Des., 95 （2016） 225-230）。通過簡單的工藝優化，便能獲得厚度為300微米以上的低氧含量、低孔隙率、高非晶含量的涂層。其在模擬海水中的耐腐蝕性能和室溫下的干摩擦磨損性能可與SAM1651和SAM2X5等SAM系非晶涂層相媲美，但原材料成本可降低50%以上（Surf. Eng., 2016, DOI: 10.1080/02670844.2016.1176718；Mater. Sci. Technol., 2016, DOI: 10.1080/02670836.2016.1160195）。相關成果已申請國家發明專利2項。

    低廉的原材料成本、優異的耐磨和耐腐蝕性能、出眾的熱穩定性等特性使其有望在例如濕熱鹽霧、氨氣或各種酸、海水、污水等腐蝕介質環境中獲得應用。此外，研究團隊目前正致力于開發海洋環境下使用的超低磁和軟磁非晶合金及其涂層，相關工作正在順利開展中。

    上述工作得到了國家自然科學基金（51501210、51571207）和寧波市自然科學基金（2015A610002）的支持。

    不同Cr含量非晶合金和SAM1651、S32750、316L在模擬海水中的電化學曲線

    非晶涂層的電化學性能比較

    非晶涂層與SAM系列涂層、硬鉻、三氧化二鋁的耐磨性能比較