目前使用的超合金難以滿足對更高溫度的需求（> 1700 ℃），人們正在開發(fā)先進(jìn)的陶瓷作為高溫結(jié)構(gòu)材料，以取代用于熱端部件的高溫合金，提高空天運(yùn)輸系統(tǒng)動力核心的熱效率。利用激光定向能量沉積技術(shù)（LDED）一步制備熔體自生氧化鋁基復(fù)合陶瓷，因其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和天然化學(xué)穩(wěn)定性而受到越來越多的關(guān)注，已被用于熱端組件的制造，如燃燒器、排氣噴嘴和葉片。但熱端部件極其惡劣的操作環(huán)境，對熔體自生氧化鋁基復(fù)合陶瓷的性能提出了更高的要求。

近期，廣東省科學(xué)院智能制造研究所畢貴軍研究員團(tuán)隊與大連理工大學(xué)合作，在前期利用LDED技術(shù)制備摻雜微量氧化硅熔體自生氧化鋁基復(fù)合陶瓷研究基礎(chǔ)上，通過高溫?zé)崽幚碚T發(fā)含硅熔體的有序流動，形成損傷愈合機(jī)制，顯著提高了制備結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。界面附近莫來石的形成和基材氧化鋁向含硅熔體的溶解，使得基材氧化鋁晶粒尺寸減小，強(qiáng)化了復(fù)合陶瓷的顯微硬度。材料在1500 ℃高溫下的質(zhì)量損失?≤ 0.3%，熱處理后材料的抗彎強(qiáng)度高達(dá)504 MPa，提高63%；斷裂韌性提高了17%。缺陷修復(fù)（裂紋愈合）、應(yīng)力緩解、晶粒減小以及界面附近莫來石的形成等是性能顯著提高的原因。該發(fā)現(xiàn)有望為激光增材制造高性能陶瓷和激光成形裂紋有效抑控提供理論指導(dǎo)和思路啟發(fā)。

圖1??彎曲強(qiáng)度

圖2??熱穩(wěn)定性

圖3??相形成的TEM分析

圖4??裂紋愈合

相關(guān)研究成果發(fā)表在國際知名期刊Materials Characterization（材料科學(xué)，中科院一區(qū)，IF：4.7），廣東省科學(xué)院智能制造研究所趙大可博士為第一作者。有關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金相關(guān)項目的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matchar.2022.112639

供稿：省科學(xué)院智能制造所

撰稿：趙大可

審稿：黃丹??范清??郭澤宜

校稿：徐超??肖捷??章震