多尺度"非均匀网络结构"创新设计实现钛基复合材料室温/高温超强韧协同及强化机制

本文通过内置沟槽球磨（BGBM）和快速热压烧结（FHPS）技术，成功构建具有微纳米TiBw和纳米La2O3p增强的多尺度非均匀网络结构钛基复合材料（DRTMCs），在室温（UTS=1544MPa, EL=5.8%）和高温（700℃/750℃）下均实现强度-塑性的优异协同，为突破高温结构材料性能瓶颈提供了创新性设计策略。

　　

亮点

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  通过创新性多尺度结构设计成功突破传统钛基复合材料强度-塑性倒置难题
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  微纳米TiB_w与纳米La₂O_3p协同构建"胶囊式"三维网络包裹结构
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  独特粗/细晶区复合组织实现细晶强化、位错强化与应变硬化的多机制协同

结论

本研究通过BGBM（内置沟槽球磨）和FHPS（快速热压烧结）工艺创新制备DRTMCs（非连续增强钛基复合材料），主要发现如下：

（1）成功构建由粗/细α晶区与微纳米TiB/La₂O_3p组成的多尺度非均匀网络结构；

（2）独特多尺度DRTMCs在室温/高温下展现卓越力学性能，室温抗拉强度达1544±3MPa，延伸率5.8±0.25%；

（3）纳米压痕实验揭示软硬相界面引发的HDI（异质变形诱导）强化/硬化效应是强韧协同的关键机制；

（4）多尺度网络结构通过协调位错存储与分布，同步提升载荷传递效率和应变硬化能力。

该工作为高温结构材料的多尺度设计提供了新范式。