通过晶内分散策略克服镁基复合材料中的强度-韧性权衡问题

《Scripta Materialia》:Overcoming the strength-ductility trade-off in magnesium matrix composites via an intragranular dispersion strategy

【字体: 时间:2025年11月08日 来源:Scripta Materialia 5.6

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  提出调控颗粒粘滞阻力实现晶内分散策略,Gr/Mg复合材料经MgO np包覆后均匀分散,粘滞阻力克服界面推动力,强度提升154%,延展性200%,展现优异强韧协同,为铸造MMC提供创新策略。

  
Muyuan Li|Xuejian Li|Hailong Shi|Fanghan Chi|Xiaoshi Hu|Chao Xu|Bo Guan|Wenke Wang|Xiaojun Wang
哈尔滨工业大学金属精密热加工国家重点实验室,中国哈尔滨,150001

摘要

在金属基复合材料(MMCs)中,颗粒在晶内的分散策略可以提高其力学性能。然而,颗粒在凝固过程中被固液界面捕获并分散到晶内是一个极具挑战性的问题。本文提出了一种调节作用在颗粒上的粘性阻力的方法,以实现石墨烯(Gr)增强镁基复合材料中的晶内分散。通过原位反应成功合成了表面修饰有MgOnp的石墨烯,并使其均匀地分散在镁基体中。颗粒在晶内的分散归因于粘性阻力克服了固液界面施加的推力。与晶间聚集的Gr/Mg相比,晶内分散的Gr/Mg的屈服强度、极限抗拉强度和延伸率分别提高了154%、331%和200%,显示出优异的强度-韧性协同效应。这项工作提出了一种创新策略,对铸态MMCs的理论研究和工艺优化具有重要意义。

章节摘录

作者贡献声明

Muyuan Li:撰写初稿、方法论设计、实验研究、数据整理。Xuejian Li:审稿与编辑、项目指导、方法论设计、资金申请。Hailong Shi:实验研究、数据整理。Fanghan Chi:实验研究、数据整理。Xiaoshi Hu:数据整理。Chao Xu:项目指导、资源协调。Bo Guan:资源提供。Wenke Wang:资源协调。Xiaojun Wang:资金申请。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究结果的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了以下项目的支持:中国国家重点研发计划(2025年)政府间创新合作计划(项目编号:2025YFE0105600)、国家自然科学基金“叶启孙”科学基金重点支持项目(项目编号:U2441260)以及国家自然科学基金(项目编号:52201115、52571135、52125505、52301142和52371107)。
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