【48812】向金属“借位错”陶瓷变得可拉伸

  北京科技大学新金属资料国家重点实验室研讨员陈克新团队联合北京工业大学教授王金淑团队、大学教授黄明欣，初次提出向金属“借位错”的战略，完成了陶瓷的大变形拉伸塑性，陶瓷的拉伸形变量可达39.9%，强度约为2.3 GPa，推翻了人们关于“陶瓷不或许具有拉伸塑性”的一向认知。7月26日，相关研讨成果以《借位错完成陶瓷拉伸塑性变形》为题，宣布在《科学》上。

  具有有序界面结构的La2O3陶瓷可成功从金属中“借”位错，并成功完成陶瓷的拉伸和曲折变形。课题组供图

  先进陶瓷资料因具有耐高温、耐腐蚀、硬度高、密度低一级优异功能，已成为许多高新技术范畴开展的要害资料。可是陶瓷资料本征脆性引发的可靠性差，严峻限制了陶瓷资料的逐渐开展。陶瓷资料增韧和增塑的研讨一直是该范畴的核心内容和前沿技术，也是难度最大、最具挑战性的课题之一。

  众所周知，陶瓷资料很难像金属相同产生塑性变形，这是由陶瓷资料的化学键特点决议的。因为极强的离子键或共价键特性，使得陶瓷内的位错形核能极高。因而，一般状况是在陶瓷资料内产生位错并产生塑性变形之前，就现已早早地产生了开裂失效。

  针对这一难点，陈克新研讨团队创始性地提出了一种“借位错”思维，即假如将金属中的位错“借”给陶瓷，那么就能够轻松又有效地战胜陶瓷中位错形核难的问题。一旦陶瓷内存在很多的位错滑动，那么陶瓷就十分有或许像金属相同具有塑性。可是，金属位错在迁移到金属-陶瓷相界面处时一般会在界面处钉扎集合，因而金属位错很难成功地被“借”到陶瓷内部。很多的金属位错塞积反而会导致金属-陶瓷界面的开裂，加快资料的失效。为此，研讨团队在金属和陶瓷之间规划了一种有序结合的共格界面，该界面经过化学键结合的方法，有效地提高了界面的结合强度，然后确保界面不开裂。

  与此同时，该有序界面还确保了金属-陶瓷晶面的接连性，该种接连的晶面能够大大降低位错传递的势垒，使金属位错能轻松地“借”到陶瓷内部。正因为这种有序界面能轻松完成金属位错源源不断地向陶瓷内传递，然后使“借位错”的陶瓷具有了像金属相同的拉伸塑性。