Sci. Adv.：具有高强度、高阻尼容量和高能量吸收效率的3D打印Mg-NiTi互穿相复合材料

兔兔

2020-05-10

同时提高金属的强度和阻尼容量具有重要意义，但仍然是一个关键的挑战，因为这两种性能往往是相互排斥的。有鉴于此，中国科学院金属研究所Zengqian Liu、李述军、张哲峰与劳伦斯伯克利国家实验室Robert O. Ritchie等人提供了一种多重设计策略来克服这种冲突，即通过将镁熔体渗入三维印刷的镍钛诺合金骨架中，开发了具有双连续互穿相结构的Mg-NiTi复合材料。

本文要点：

1）该复合材料具有独特的机械性能，在室温到高温下均表现出更高的强度，超过了其成分的混合规则估计值，并且具有出色的抗损伤性。这些特性伴随着其在不同应变振幅下的阻尼容量的协同增强和高能量吸收效率，这在整体和复合镁合金中很少能实现。

2）此外，由于镍钛诺合金中马氏体-奥氏体相变与镁基体的低抗蠕变性相结合，通过热处理变形后，复合材料的初始形状和强度都可以在很大程度上恢复。具体而言，镍钛诺骨架具有很高的加工硬化能力，并为复合材料的自我修复提供了动力，此外，它还可以实现用于制造的渗透过程。

3）双连续互穿相结构在确保镍钛诺合金增强效果方面起着关键作用，同时通过允许有效的荷载传递来提高良好的阻尼容量。它还能抵抗微观结构中各组分的损坏演化，从而提高了复合材料的高能量吸收效率并促进了回收过程。

4）镁基材料中机械性能的空前组合使该复合材料成为结构和生物医学应用的有希望的候选者，特别是在要求减少振动和抗冲击的情况下。其温度响应特性甚至可以为热可重构或热增强结构提供新的希望。这种设计理念和制造技术有望扩展到其他合金系统。

Mingyang Zhang, et al. 3D printed Mg-NiTi interpenetrating-phase composites with high strength, damping capacity, and energy absorption efficiency. Sci. Adv. 2020, 6 (19), eaba5581.

DOI: 10.1126/sciadv.aba5581.

https://advances.sciencemag.org/content/6/19/eaba5581