金屬陶瓷雙相材料表面損傷新機理

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理與微觀損傷機理，相關論文發表于金屬材料領域國際刊物ActaMaterialia上。

該項研究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黏結相的新型輕質金屬陶瓷雙相材料。研究發現，不同于傳統陶瓷材料，該金屬陶瓷存在一個表面損傷機理轉變的臨界溫度(～125 ℃)：低于此溫度，硬度主導材料的耐磨性能；高于此溫度，韌性成為影響材料耐磨性能的關鍵因素。顯微光譜分析結合相圖計算結果表明：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。原位透射電鏡分析和計算結果表明：高溫條件下陶瓷相表面發生相變，生成連續納米晶氧化膜，材料表面韌性提升，磨損率降低。該研究首次確定了金屬陶瓷材料宏觀磨損機理的轉變溫度，并通過理論計算闡明了微觀相變機理。