广阔的应用前景。通过陶瓷颗粒增强可以提高材料的强硬度,但因陶瓷颗粒与金属基体之间的界面问题及热膨胀系数失配等使强韧性降低,导致强度-塑性倒置关系。克服陶瓷增强颗粒与金属基体间的界面问题和热膨胀系数失配问题,打破传统强度-塑性倒置关系是颗粒增强金属基复合材料的共性科学难题,制约着该类材料的广泛应用,是行业性共性问题。
本成果采用高熵合金颗粒作为金属基复合材料的增强颗粒,可克服陶瓷颗粒带来的界面问题与热膨胀系数失配问题,打破强度-塑性倒置关系,实现材料强韧化和高性能化。高熵合金具备高强度、高硬度、高模量、高热稳定性,同时具备金属属性,与金属基体之间可形成扩散型界面改善界面结合,与金属基体具有相近的热膨胀系数,可实现提高材料强度的同时保持良好的塑韧性。本成果选用纳米析出强化的的高熵合金新型材料作为增强颗粒,并采用自主研发的多层喷射共沉积-旋球同步微锻技术,设计颗粒增强相的多层级结构,借助高熵合金自韧化效应及层级结构基本组元的变形协调作用,实现金属基复合材料的强韧化。成果有助于丰富金属材料的形变理论,提供了颗粒增强金属基复合材料强韧化的新思路和新途径,而且可为颗粒增强复合材料的广泛应用提供理论支撑和实验依据。成果研究航天航空、交通和国防领域有巨大应用潜力的颗粒增强金属基复合材料,基于强度-塑性倒置关系这一瓶颈,完善和发展高强韧性金属基复合材料的制备工艺和基于高熵合金自韧化效应、层级结构基本组元变形协调的强韧化机制,提高材料强韧性,对推动金属及金属基复合材料制备工艺的转型升级,拓展其在航空航天、交通领域的应用能发挥关键作用。