金屬陶瓷雙相材料表面損傷新機(jī)理

近期，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算相結(jié)合的方式系統(tǒng)地研究了金屬陶瓷材料在熱-力耦合條件下的宏觀磨損機(jī)理與微觀損傷機(jī)理，相關(guān)論文發(fā)表于金屬材料領(lǐng)域國(guó)際刊物ActaMaterialia上。

該項(xiàng)研究采用粉末冶金真空負(fù)壓燒結(jié)的方法，成功制備了包含碳化鈦陶瓷相和高錳鋼黏結(jié)相的新型輕質(zhì)金屬陶瓷雙相材料。研究發(fā)現(xiàn)，不同于傳統(tǒng)陶瓷材料，該金屬陶瓷存在一個(gè)表面損傷機(jī)理轉(zhuǎn)變的臨界溫度(～125 ℃)：低于此溫度，硬度主導(dǎo)材料的耐磨性能；高于此溫度，韌性成為影響材料耐磨性能的關(guān)鍵因素。顯微光譜分析結(jié)合相圖計(jì)算結(jié)果表明：大氣條件下，碳化物陶瓷相表面發(fā)生脫碳反應(yīng)造成硬度降低，磨損率升高。原位透射電鏡分析和計(jì)算結(jié)果表明：高溫條件下陶瓷相表面發(fā)生相變，生成連續(xù)納米晶氧化膜，材料表面韌性提升，磨損率降低。該研究首次確定了金屬陶瓷材料宏觀磨損機(jī)理的轉(zhuǎn)變溫度，并通過(guò)理論計(jì)算闡明了微觀相變機(jī)理。