中科院金属所制备出轻质高强韧高阻尼镁-Max相仿生金属陶瓷

金属和陶瓷是工程应用最广泛的两类结构材料，然而其绝对强度、刚度以及断裂韧性偏低，一定程度上限制了它们的广泛应用。

由金属和陶瓷组成的复合材料，又称金属陶瓷，有望综合两相的性能优势，同步获得轻质高强韧高阻尼性能。近日，中国科学院金属研究所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。该仿生金属陶瓷材料具有以下特点：（1）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，有助于减弱裂纹尖端的有效应力强度水平，从而起到有效的增韧作用。（2）两相三维互穿。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，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。（3）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，充分发挥陶瓷组元的强化作用，并且获得高密度的两相界面，通过促进位错在界面处形成与可逆运动提高阻尼性能。

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。