中國粉體網(wǎng)訊 陶瓷材料具有壓電性、超導(dǎo)性和磁性等豐富的功能特性，成為現(xiàn)代科技不可或缺的關(guān)鍵材料之一。然而，陶瓷的室溫脆性（低溫更脆）問題導(dǎo)致陶瓷材料的可靠性低。因此，增韌一直是陶瓷材料研究的核心內(nèi)容，也是最具挑戰(zhàn)性的問題之一。
近日，西安交通大學(xué)物理學(xué)院方敏俠助理教授，前沿院/金屬材料強度國家重點實驗室紀(jì)元超副教授等在陶瓷材料中發(fā)現(xiàn)了一種室溫到極低溫的增韌新機制。在CaTiO3陶瓷中通過成分調(diào)控設(shè)計了獨特的“再入型應(yīng)變玻璃”轉(zhuǎn)變（從高溫馬氏體相到低溫應(yīng)變玻璃的轉(zhuǎn)變），并發(fā)現(xiàn)了該轉(zhuǎn)變可實現(xiàn)從+50℃到-150℃的寬溫域增韌：斷裂韌性從+50℃的1.9 MPa圖片持續(xù)增大到-150℃的4.8 MPa圖片（圖1），低溫斷裂韌性值接近商用氧化鋯韌性陶瓷（PSZ）。原位微觀組織結(jié)構(gòu)和宏觀性能分析表明，這種寬溫域增韌效應(yīng)起源于寬溫域存在的再入型應(yīng)變玻璃納米馬氏體疇，及其在外力作用下發(fā)生的長程化轉(zhuǎn)變吸收了裂紋尖端的能量。該工作為廣泛存在的脆性鐵彈陶瓷、壓電陶瓷和高溫超導(dǎo)體等提供了新的增韌思路。
圖1，室溫到極低溫的陶瓷增韌新機制：再入型應(yīng)變玻璃（RSTG）
該成果是西安交通大學(xué)在國際上開創(chuàng)的應(yīng)變玻璃（Strain Glass）新方向的一項最新成果，以“利用再入型應(yīng)變玻璃實現(xiàn)陶瓷從室溫到極低溫增韌”（Toughening Ceramics down to Cryogenic Temperatures by Reentrant Strain-Glass Transition）為題發(fā)表在物理學(xué)旗艦期刊《物理學(xué)快報》（Physical Review Letters）上。物理學(xué)院楊森教授團隊青年教師方敏俠助理教授為本論文第一作者，前沿院/金屬材料強度國家重點實驗室紀(jì)元超副教授、物理學(xué)院楊森教授等為本論文的共同通訊作者。該項研究得到了科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、西安交通大學(xué)的經(jīng)費支持。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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