金属陶瓷双相材料表面损伤新机理

近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋新材料与应用技术重点实验室通过关键实验与理论计算相结合的方式系统地研究了金属陶瓷材料在热-力耦合条件下的宏观磨损机理与微观损伤机理，相关论文发表于金属材料领域国际刊物ActaMaterialia上。

该项研究采用粉末冶金真空负压烧结的方法，成功制备了包含碳化钛陶瓷相和高锰钢黏结相的新型轻质金属陶瓷双相材料。研究发现，不同于传统陶瓷材料，该金属陶瓷存在一个表面损伤机理转变的临界温度(～125 ℃)：低于此温度，硬度主导材料的耐磨性能；高于此温度，韧性成为影响材料耐磨性能的关键因素。显微光谱分析结合相图计算结果表明：大气条件下，碳化物陶瓷相表面发生脱碳反应造成硬度降低，磨损率升高。原位透射电镜分析和计算结果表明：高温条件下陶瓷相表面发生相变，生成连续纳米晶氧化膜，材料表面韧性提升，磨损率降低。该研究首次确定了金属陶瓷材料宏观磨损机理的转变温度，并通过理论计算阐明了微观相变机理。