《Journal of Materials Science & Technology》：Tailoring strain delocalization in particle-reinforced metal matrix composites toward strength-ductility synergy through core-shell heterostructured metallic building blocks
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•核-壳异质结构（CSH）颗粒通过调控应变离域化实现强度-塑性协同。•低能球磨实现了CSH晶粒操纵。•CSH微/纳米SiC混合增强铝合金复合材料实现了685 MPa的强度和大于8%的延伸率。引言硬质增强相与软金属基体之间模量和热膨胀系数的显著不匹配，在界面处产生急剧的应变梯度
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核-壳异质结构（CSH）颗粒通过调控应变离域化实现强度-塑性协同。
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低能球磨实现了CSH晶粒操纵。
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CSH微/纳米SiC混合增强铝合金复合材料实现了685 MPa的强度和大于8%的延伸率。
引言
硬质增强相与软金属基体之间模量和热膨胀系数的显著不匹配，在界面处产生急剧的应变梯度，在增强强度的同时诱发高应力集中，从而引发脱粘、早期裂纹萌生并最终导致失效。正如我们近期的一篇综述[1]所强调的，"异质结构材料"设计策略已被用于调节内部应力分布以增强金属材料的力学性能[[1], [2], [3], [4]]。异质结构由具有对比力学性能（例如强度与塑性）的规则排列区域组成，简化为软区和硬区。这些区域之间的不协调变形在其界面附近产生高密度几何必需位错（GNDs），持续产生异质变形诱导（HDI）应力，从而导致强度提高、应变硬化改善并保持可观的塑性[5,6]。近期研究表明，异质结构能够有效实现应变离域化[[7], [8], [9]]。传统异质结构策略，如谐调结构[10]和梯度结构[11]，通常软域与硬域之间的强度差为数百MPa，特征尺寸为数百微米。最近报道指出，硬域与软域之间的较大强度差（促进GND增殖）以及这些域尺寸尺度减小（增加异质区界密度）可被视为异质结构增强中的两个关键参数[12,13]。重要的是，据报道当域尺寸处于1–20 μm范围内时，异质结构可诱发优化的HDI，实现增强的强化和增韧效果[13,14]。
我们采用低能球磨（LEBM）对铝粉表面进行变形以诱导核-壳晶粒结构，同时保留其球形以确保在增强粒子之间具有良好的分散性[15]。这些核-壳结构（超细晶（UFG）壳/粗晶（CG）核）金属粉末作为异质结构构建单元，其域尺寸减小至亚微米级，远小于传统梯度结构和谐调结构中的尺寸，为利用协同增强和增塑效果奠定了基础。一旦固化，壳层可防止微陶瓷增强相与基体直接接触，抑制应力集中。这表明核-壳异质结构可以调节颗粒增强金属基体复合材料（PRMMCs）中的内部应力，为制备高强塑性材料提供了一条晶粒调控途径。
章节摘要
实验方法
采用粉末冶金方法制造以核-壳晶粒结构铝颗粒为构建单元的SiC/Al复合材料。SiC微米颗粒（SiCp，~7 μm）和SiC纳米颗粒（SiCn，~50 nm）用作增强相，纯Al颗粒（~10 μm）和合金元素（3.6wt.% Cu和1.5wt.% Mg，均为~5 μm）用作2xxx铝合金基体材料。要制备核-壳异质结构（标记为CSH）复合材料，按以下步骤进行。首先，添加0.15wt.% SiCn
结果与讨论
图2(a)示意说明了通过晶粒尺寸操纵在块体复合材料中诱导核-壳结构来调节PRMMCs内部应力的设计理念，从而解决PRMMCs中长期存在的难题。图2(b)提供的SEM图像和EBSD IPF图证实了低能球磨后CSH颗粒的形成，其特征为粗晶被超细晶包围。此外，最终CSH块体材料的IPF图
结论
总之，LEBM成功用于制备表面嵌入纳米SiC的CSH铝构建单元，其特征为超细晶壳层包围粗晶晶核。随后与微米SiC增强相进行固化，获得了具有双重核-壳结构的微/纳米SiC混合块体复合材料：(i) CG-UFG核-壳基体，以及(ii) SiC-UFG核-壳颗粒。该复合材料实现了~685 ± 26 MPa的极限抗拉强度，同时保持了良好的塑性，延伸率为>
CRediT作者贡献声明
Elham Garmroudi Nezhad：撰写-初稿，方法论，调查研究。Farhad Saba：撰写-审阅与编辑，撰写-初稿，可视化，验证，方法论，数据整理，概念构思。Daijun Hu：撰写-审阅与编辑，软件。Genlian Fan：撰写-审阅与编辑。Zhanqiu Tan：撰写-审阅与编辑。Zhiqiang Li：撰写-审阅与编辑，监督，项目管理。Di Zhang：项目管理，经费获取。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本工作得到中国教育部基础学科与交叉学科突破计划（项目编号：JYB2025XDXM210和JYB2025XDXM411）、国家自然科学基金（项目编号：52192592、52192595和52050410332）、上海市科学技术委员会（项目编号：24TS1414100）以及上海交通大学2030创新计划的资助。Daijun Hu感谢上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室开放基金的资助
Elham Garmroudi Nezhad|Farhad Saba|Daijun Hu|Genlian Fan|Zhanqiu Tan|Zhiqiang Li|Di Zhang
