燕山大学等在金刚石增韧等方面研究获重要打破

 
 
燕山大学等在金刚石增韧等方面研究获重要打破  
 

记者6月18日从燕山大学获悉，燕山大学亚稳质料制备技能与科学国度重点尝试室传授田永君团队与北京航空航天大学化学学院传授郭林团队等单元相助，乐成截获多种金刚石多型体，并制备出了韧性优异的多级布局金刚石复合质料，将纳米孪晶金刚石断裂韧性提高为人工合成金刚石断裂韧性的5倍。相关研究成就6月18日在线颁发于《自然》。

金刚石是已知质料中脆性最大的无机晶体质料。如何协同提高其硬度和韧性一直是质料科学研究面对的重要挑战之一。燕山大学团队的前期研究已经证实，通过显微组织的纳米孪晶化可以协同提高金刚石的硬度和韧性：在维氏硬度提高到200GPa的同时，断裂韧机可以或许提高到与硬质合金相当的程度。

燕山大学与北京航空航天大学等单元相助提出了金刚石增韧的新思路。通过组织调控，该团队制备出了一种具有多级布局特征的金刚石复合质料，该质料由金刚石多型体、交叉的3C金刚石纳米孪晶和互锁的金刚石纳米晶粒分级组装而成。这种组织实现了纳米孪晶增韧、叠层复合增韧和相变增韧的协同，在保持200GPa维氏硬度的环境下，将纳米孪晶金刚石的断裂韧性再次提高到26.6 MPa m0.5，该值约为人工合成金刚石断裂韧性的5倍，已高于镁合金且与铝合金相当。

该项研究不只尝试确认了2H、4H、9R和15R四种sp3杂化金刚石多型体的存在，并且发明的协同增韧机制为成长高韧性超硬质料和工程陶瓷提供了新的途径。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2361-2

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