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金屬頂刊《Acta Materialia》:金屬陶瓷雙相材料表面損傷新機制!,中國建材網,cnprofit.com
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金屬頂刊《Acta Materialia》:金屬陶瓷雙相材料表面損傷新機制!
2020年12月25日    閱讀量:1334    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

金屬陶瓷兼具陶瓷相的高硬度和粘結相的高韌性,被作為鉆頭、刀具材料廣泛應用于海底勘探、盾構機、金屬加工等關鍵工程領域。近年來,我國海洋開發、高端制造等重大工程逐步實施,苛刻環境(如高溫、磨損、侵蝕等)下的表面損傷與防護成為機械部件與材料在設計、制造和使用過程中的研究重點。金屬陶瓷在苛刻環境下服役時,由溫升、磨損等引起的熱-力耦合損傷是其失效的重要原因,亟需從原子、分子層次和熱力學與動力學基礎理論上認識多因素耦合表面損傷機制,這同時是開發新一代環境適應型金屬陶瓷材料的理論基礎中國建材網cnprofit.com。目前,對金屬陶瓷在寬溫域、變載荷條件下的耐磨性能已有相關研究報道,但對其在熱-力耦合苛刻服役條件下的化學成分及微結構演變尚缺乏系統性研究。


近期,中國科學院寧波材料技術與工程研究所海洋新材料與應用技術重點實驗室通過關鍵實驗與理論計算相結合的方式系統地研究了金屬陶瓷材料在熱-力耦合條件下的宏觀磨損機制與微觀損傷機理,論文以題為“Temperature-induced wear transition in ceramic-metal composites”發表于金屬材料領域國際頂刊《Acta Materialia》。論文第一作者為中科院寧波材料所婁明博士,通訊作者為中科院寧波材料所??煽裳芯繂T、王立平研究員,合作作者包括南京理工大學陳翔教授、中科院寧波材料所徐凱博士、江西理工大學呂健博士等。


該項研究工作采用粉末冶金真空負壓燒結的方法成功制備了包含碳化鈦陶瓷相和高錳鋼粘結相的新型輕質金屬陶瓷雙相材料,發現不同于傳統陶瓷材料,該金屬陶瓷存在一個表面損傷機制轉變的臨界溫度(~125 °C):低于此溫度,硬度主導材料的耐磨性能;高于此溫度,韌性成為影響材料磨損行為的關鍵因素。顯微光譜分析結合相圖計算CALPHAD結果表明,大氣條件下碳化物陶瓷相表面發生脫碳反應造成硬度降低,磨損率升高;原位透射電鏡分析結合第一性原理計算結果進一步表明,高溫條件下陶瓷相表面發生相變生成連續納米晶氧化膜,材料表面塑性提升,磨損率降低。綜上,該研究首次確定了金屬陶瓷材料宏觀磨損機制的轉變溫度,并通過理論計算闡明了微觀相變機理。

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標簽:今日頭條,建材應用,技術中心,成品材料,建筑基材,瓷磚陶瓷,建筑材料,金屬材料
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