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增韧技术：氮为先进陶瓷带来前所未有的强度和韧性
研究人员开发了一种通过掺入氮、降低堆垛层错能和提高性能来提高陶瓷硬度和韧性的方法。增韧扭曲：氮在先进陶瓷中释放前所未有的强度和韧性的帖子首次出现在《科学询问者》上。
来源:Scientific Inquirer几十年来，材料科学家一直面临着先进陶瓷的挑战：提高陶瓷的强度往往会使它们更容易断裂。这种硬度与韧性的权衡是过渡金属碳化物等材料的主要障碍，而过渡金属碳化物对于高温设备、切削工具和耐磨部件至关重要。虽然旋节线分解（一种将材料分离成不同纳米级相的过程）等强化技术已显示出前景，但陶瓷固有的高“堆垛层错能”（SFE）限制了它们的全部潜力，这限制了位错的形成和运动，而位错的形成和运动对于提高韧性至关重要。
现在，由山东大学和郑州大学领导的研究团队推出了一种创新且有效的解决方案。在第一性原理计算的指导下，他们证明将氮系统地掺入 (Ti, Zr)C 碳化物陶瓷中可以显着降低其 SFE。这解锁了之前被抑制的增韧机制，实现了硬度和韧性的协同飞跃。
“长期以来，使陶瓷变得更坚韧通常意味着降低它们的硬度，反之亦然。我们的工作展示了一条两全其美的途径，”该研究的通讯作者、山东大学教授张伟斌说。 “通过从根本上控制材料——降低堆垛层错能——我们释放了一种之前处于休眠状态的强大的增韧机制。其结果是陶瓷不仅更硬，而且更抗裂。”
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