金属学报

作者：谢丽文, 张立龙, 刘艳艳, 张明阳, 王绍钢, 焦大, 刘增乾, 张哲峰

单位：1 中国科学院金属研究所 师昌绪先进材料创新中心 沈阳 110016；2 中国科学技术大学 纳米科学技术学院 苏州 215123；3 沈阳铸造研究所有限公司 高端装备轻合金铸造技术国家重点实验室 沈阳 110022；4 中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家研究中心 沈阳 110016

关键词：镁基复合材料,类鱼鳞结构,仿生设计,不锈钢纤维,力学性能,

基金：国家重点研发计划项目(2020YFA0710404);国家自然科学基金项目(52173269;51871216;52101160);中国科学院青年创新促进会项目(2019191)

天然鱼鳞由于具有独特的组织结构而表现出优异的力学性能，可为金属材料的组织结构优化设计提供有益启示。本工作利用Mg熔体浸渗不锈钢纤维编织骨架的方法，制备了具有类似天然鱼鳞的正交层合板和双螺旋层合板结构的镁基仿生复合材料，并选用二维平面随机取向结构作为对比，表征了复合材料的相组成、微观结构以及在室温与200℃条件下的力学性能，揭示了其微观结构与力学性能之间的关系。结果表明，镁基复合材料中不锈钢纤维能够起到显著的强化作用，并且其力学性能与微观结构密切相关。与二维平面随机取向结构相比，类鱼鳞仿生结构表现出更高的拉伸强度和塑性，并且能够通过不锈钢纤维从Mg基体中拔出促进变形和消耗能量。特别是，类鱼鳞双螺旋层合板结构在室温条件下塑性更高，而在高温条件下强度更高，其不同取向的纤维之间能够协调变形，诱导裂纹发生偏转，并减弱变形和损伤的局域化程度。

来源：2024年第6期

《金属学报》期刊编辑部

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