中科院金屬所制備出輕質高強韌高阻尼鎂-Max相仿生金屬陶瓷

金屬和陶瓷是工程應用最廣泛的兩類結構材料，然而其絕對強度、剛度以及斷裂韌性偏低，一定程度上限制了它們的廣泛應用。

由金屬和陶瓷組成的復合材料，又稱金屬陶瓷，有望綜合兩相的性能優(yōu)勢，同步獲得輕質高強韌高阻尼性能。近日，中國科學院金屬研究所材料使役行為研究部仿生材料設計團隊與輕質高強材料研究部及國內外科研人員合作，選用兼具金屬和陶瓷特性并且與鎂界面潤濕性良好的Max 相陶瓷作為組元，利用含氧氣氛下的可控球磨工藝將Max 相剝離成亞微米尺度薄片，進而利用真空抽濾實現(xiàn)陶瓷薄片的擇優(yōu)定向排列，最后將鎂熔體浸滲入部分燒結的多孔陶瓷骨架中，研制了具有超細尺度三維互穿類貝殼結構的新型鎂-Max 相仿生金屬陶瓷材料。該仿生金屬陶瓷材料具有以下特點：（1）仿生空間構型。Max 相薄片擇優(yōu)定向排列，鎂填充薄片之間的空隙，有助于減弱裂紋尖端的有效應力強度水平，從而起到有效的增韌作用。（2）兩相三維互穿。連續(xù)的鎂有助于保留其高阻尼性能，連續(xù)的Max 相有助于獲得高強化效率，減輕應力集中，延緩因各單一相或兩相界面損傷導致整體過早斷裂。（3）超細結構尺度。鎂和Max相的特征尺寸均在亞微米到納米范圍，充分發(fā)揮陶瓷組元的強化作用，并且獲得高密度的兩相界面，通過促進位錯在界面處形成與可逆運動提高阻尼性能。

新型鎂-Max 相仿生金屬陶瓷在承載、減振等方面具有獨特優(yōu)勢，有望應用于航空航天、精密儀器等領域，該仿生設計思路也可為開發(fā)新型高性能金屬陶瓷材料提供有益啟示。……