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陶瓷潤(rùn)滑耐磨材料是解決（超）高溫等苛刻環(huán)境潤(rùn)滑與磨損問(wèn)題的有效途徑之一。傳統(tǒng)陶瓷潤(rùn)滑材料通常在陶瓷基體中引入固體潤(rùn)滑來(lái)實(shí)現(xiàn)特定條件下的減摩和抗磨性能，但固體潤(rùn)滑劑的引入極大破壞了基體連續(xù)性，從而影響材料的力學(xué)性能，降低了服役可靠性。

近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究人員基于T2相通過(guò)M位合金化構(gòu)筑策略，成功合成了具有面外化學(xué)有序的四元層狀過(guò)渡金屬硼化物MAB相—Ti₄MoSiB₂陶瓷，并系統(tǒng)研究了其在寬溫域內(nèi)的力學(xué)性能和摩擦學(xué)行為。

研究人員發(fā)現(xiàn)，材料原子尺度上的層狀結(jié)構(gòu)在穿晶斷裂時(shí)有效引導(dǎo)裂紋偏轉(zhuǎn)，改變裂紋擴(kuò)展路徑，提高了低溫?cái)嗔秧g性；由于晶粒沿不同方向熱膨脹差異造成晶界的熱失配，進(jìn)而改變了斷裂模式，使材料在室溫至1000℃范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，同時(shí)賦予材料較傳統(tǒng)陶瓷優(yōu)異的損傷容限。與DD5高溫合金對(duì)摩時(shí)在全溫度范圍內(nèi)都具有良好的抗磨性能，尤其在高溫條件下摩擦化學(xué)反應(yīng)生成的具有氧空位TiO₂，一定程度上實(shí)現(xiàn)減摩效果，并出現(xiàn)了“負(fù)磨損”現(xiàn)象。

這些發(fā)現(xiàn)不僅豐富了MAB相材料的基礎(chǔ)理論，也為開(kāi)發(fā)新型高溫結(jié)構(gòu)功能一體化材料提供指導(dǎo)。

相關(guān)研究成果以Quaternary Layered Boride Ti₄MoSiB₂: A Structure-Function Integrated High-Temperature Self-Lubricating and Negative-Wear Material為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。

研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)和甘肅省自然科學(xué)基金的支持。

論文鏈接

Ti₄MoSiB₂陶瓷結(jié)構(gòu)及其鍵合分析

材料晶粒取向、熱膨脹率及力學(xué)性能對(duì)比

摩擦化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物和基于DFT模擬計(jì)算的滑動(dòng)能壘