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轻质高强韧高阻尼镁-MAX相仿生金属陶瓷
材料人客服小谭     27天前 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
航空航天、精密仪器
关键性能:
在密度与铝合金相当的条件下(2.79g·cm-3),其室温压缩与弯曲强度均超过1GPa,即使在200°C下,其强度依然接近700MPa
产品介绍:

据中国科学院金属研究所官网报道,材料使役行为研究部仿生材料设计团队与轻质高强材料研究部及国内外科研人员合作,选用兼具金属和陶瓷特性并且与镁界面润湿性良好的MAX相陶瓷作为组元,利用含氧气氛下的可控球磨工艺将MAX相剥离成亚微米尺度薄片,进而利用真空抽滤实现陶瓷薄片的择优定向排列,最后将镁熔体浸渗入部分烧结的多孔陶瓷骨架中,研制了具有超细尺度三维互穿类贝壳结构的新型镁-MAX相仿生金属陶瓷材料,如图1所示,该仿生金属陶瓷材料具有以下特点:仿生空间构型:MAX相薄片择优定向排列,镁填充薄片之间的空隙,形成类似天然贝壳的微观软硬交替层状结构,有助于减弱裂纹尖端的有效应力强度水平,诱导裂纹沿镁相发生偏转,并通过MAX相薄片的桥接与拔出阻碍裂纹面张开,从而起到有效的增韧作用;两相三维互穿:镁和MAX相各自保持连续,连续的镁有助于保留其高阻尼性能,连续的MAX相有助于获得高强化效率,并且两相在三维空间相互贯穿,促进各相内部以及两相之间的应力传递,减轻应力集中,延缓因各单一相或两相界面损伤导致整体过早断裂;超细结构尺度:镁和MAX相的特征尺寸均在亚微米到纳米范围,实现金属相细晶强化,同时减小MAX相中的缺陷尺寸,充分发挥陶瓷组元的强化作用,并且获得高密度(~7.5×103mm-1)的两相界面,通过促进位错在界面处形成与可逆运动提高阻尼性能。 上述组成与结构的巧妙设计赋予仿生材料优异的轻质高强韧高阻尼性能,在密度与铝合金相当的条件下(2.79g·cm-3),其室温压缩与弯曲强度均超过1GPa,即使在200°C下,其强度依然接近700MPa,均显著高于各组元以及其他镁-陶瓷复合材料,同时获得了超过350MPa/(g·cm-3)的超高比强度,高于绝大多数块状镁及镁合金、陶瓷以及其他金属-陶瓷复合材料,并且仿生材料表现出超过单一镁组元的优异阻尼性能以及良好的断裂韧性(16.4MPa·m1/2)。 新型镁-MAX相仿生金属陶瓷在承载、减振等方面具有独特优势,有望应用于航空航天、精密仪器等领域,该仿生设计思路也可为开发新型高性能金属陶瓷材料提供有益启示。相关研究成果近期发表在Materials Today,第一作者为博士研究生刘艳艳,并且申请发明专利一项(专利号:ZL202110727077.9)。 


产品来源:
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