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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),，努力搶占科技制高點(diǎn),，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿,、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng),、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康,，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地,，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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結(jié)構(gòu)功能一體化高溫耐磨材料研究獲新進(jìn)展

2025-05-14 蘭州化學(xué)物理研究所

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陶瓷潤(rùn)滑耐磨材料是解決（超）高溫等苛刻環(huán)境潤(rùn)滑與磨損問題的有效途徑之一。傳統(tǒng)陶瓷潤(rùn)滑材料通常在陶瓷基體中引入固體潤(rùn)滑來實(shí)現(xiàn)特定條件下的減摩和抗磨性能,，但固體潤(rùn)滑劑的引入極大破壞了基體連續(xù)性,，從而影響材料的力學(xué)性能，降低了服役可靠性,。

近日,，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究人員基于T2相通過M位合金化構(gòu)筑策略，成功合成了具有面外化學(xué)有序的四元層狀過渡金屬硼化物MAB相—Ti₄MoSiB₂陶瓷,，并系統(tǒng)研究了其在寬溫域內(nèi)的力學(xué)性能和摩擦學(xué)行為,。

研究人員發(fā)現(xiàn)，材料原子尺度上的層狀結(jié)構(gòu)在穿晶斷裂時(shí)有效引導(dǎo)裂紋偏轉(zhuǎn),，改變裂紋擴(kuò)展路徑,，提高了低溫?cái)嗔秧g性；由于晶粒沿不同方向熱膨脹差異造成晶界的熱失配,，進(jìn)而改變了斷裂模式,，使材料在室溫至1000℃范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，同時(shí)賦予材料較傳統(tǒng)陶瓷優(yōu)異的損傷容限,。與DD5高溫合金對(duì)摩時(shí)在全溫度范圍內(nèi)都具有良好的抗磨性能,，尤其在高溫條件下摩擦化學(xué)反應(yīng)生成的具有氧空位TiO₂，一定程度上實(shí)現(xiàn)減摩效果,，并出現(xiàn)了“負(fù)磨損”現(xiàn)象,。

這些發(fā)現(xiàn)不僅豐富了MAB相材料的基礎(chǔ)理論，也為開發(fā)新型高溫結(jié)構(gòu)功能一體化材料提供指導(dǎo),。

相關(guān)研究成果以Quaternary Layered Boride Ti₄MoSiB₂: A Structure-Function Integrated High-Temperature Self-Lubricating and Negative-Wear Material為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上,。

研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金,、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和甘肅省自然科學(xué)基金的支持。

論文鏈接

Ti₄MoSiB₂陶瓷結(jié)構(gòu)及其鍵合分析

材料晶粒取向,、熱膨脹率及力學(xué)性能對(duì)比

摩擦化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物和基于DFT模擬計(jì)算的滑動(dòng)能壘

陶瓷潤(rùn)滑耐磨材料是解決（超）高溫等苛刻環(huán)境潤(rùn)滑與磨損問題的有效途徑之一,。傳統(tǒng)陶瓷潤(rùn)滑材料通常在陶瓷基體中引入固體潤(rùn)滑來實(shí)現(xiàn)特定條件下的減摩和抗磨性能，但固體潤(rùn)滑劑的引入極大破壞了基體連續(xù)性,，從而影響材料的力學(xué)性能,，降低了服役可靠性。近日,，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究人員基于T2相通過M位合金化構(gòu)筑策略,，成功合成了具有面外化學(xué)有序的四元層狀過渡金屬硼化物MAB相—Ti4MoSiB2陶瓷,，并系統(tǒng)研究了其在寬溫域內(nèi)的力學(xué)性能和摩擦學(xué)行為。研究人員發(fā)現(xiàn),，材料原子尺度上的層狀結(jié)構(gòu)在穿晶斷裂時(shí)有效引導(dǎo)裂紋偏轉(zhuǎn),，改變裂紋擴(kuò)展路徑，提高了低溫?cái)嗔秧g性,；由于晶粒沿不同方向熱膨脹差異造成晶界的熱失配,，進(jìn)而改變了斷裂模式，使材料在室溫至1000℃范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學(xué)性能,，同時(shí)賦予材料較傳統(tǒng)陶瓷優(yōu)異的損傷容限,。與DD5高溫合金對(duì)摩時(shí)在全溫度范圍內(nèi)都具有良好的抗磨性能，尤其在高溫條件下摩擦化學(xué)反應(yīng)生成的具有氧空位TiO2,，一定程度上實(shí)現(xiàn)減摩效果,，并出現(xiàn)了“負(fù)磨損”現(xiàn)象。這些發(fā)現(xiàn)不僅豐富了MAB相材料的基礎(chǔ)理論,，也為開發(fā)新型高溫結(jié)構(gòu)功能一體化材料提供指導(dǎo),。相關(guān)研究成果以Quaternary Layered Boride Ti4MoSiB2: A Structure-Function Integrated High-Temperature Self-Lubricating and Negative-Wear Material為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上,。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金,、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和甘肅省自然科學(xué)基金的支持。論文鏈接Ti4MoSiB2陶瓷結(jié)構(gòu)及其鍵合分析材料晶粒取向,、熱膨脹率及力學(xué)性能對(duì)比摩擦化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物和基于DFT模擬計(jì)算的滑動(dòng)能壘

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