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金属陶瓷热-力耦合损伤的相变机理

粉末冶金金属陶瓷复合材料的耐磨性能直接影响其在海洋钻探、材料加工等领域的服役寿命。为明确其热-力耦合损伤机理，本研究选取了典型粉末冶金复合材料体系（碳化钛-高锰钢）作为研究对象，重点关注不同温度、不同气氛条件下陶瓷硬质相在滑动磨损过程中的微观损伤机理，结果表明该复合材料存在磨损机理转变的临界温度。低于该临界温度，硬度主导材料的抗磨损性能，通过拉曼光谱分析结合相图计算（CALPHAD）方法，探明了碳化钛硬质相在含氧环境中的脱碳机理及硬度变化。高于该临界温度，韧性主导材料的抗磨损性能，通过原位透射电镜分析与第一性原理计算，探明了碳化钛硬质相表面生成纳米晶氧化膜的成分及韧性变化。相关机理解释亦可应用于包括传统硬质合金（碳化钨-钴）体系在内的其它金属陶瓷复合材料。