結構功能一體化高溫耐磨材料研究獲新進展

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

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

　　研究人員發現，材料原子尺度上的層狀結構在穿晶斷裂時有效引導裂紋偏轉，改變裂紋擴展路徑，提高了低溫斷裂韌性；由于晶粒沿不同方向熱膨脹差異造成晶界的熱失配，進而改變了斷裂模式，使材料在室溫至1000℃范圍內表現出優異的綜合力學性能，同時賦予材料較傳統陶瓷優異的損傷容限。與DD5高溫合金對摩時在全溫度范圍內都具有良好的抗磨性能，尤其在高溫條件下摩擦化學反應生成的具有氧空位TiO2，一定程度上實現減摩效果，并出現了“負磨損”現象。

　　這些發現不僅豐富了MAB相材料的基礎理論，也為開發新型高溫結構功能一體化材料提供指導。

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

　　研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項和甘肅省自然科學基金的支持。