近日，昆明理工大学材料科学与工程学院易健宏/李才巨团队在颗粒增强铝基复合材料方向取得重要研究进展，相关成果发表在材料塑性和复合材料领域国际顶级期刊上。研究得到了国家自然科学基金面上项目（项目号：52474390）和云南省重大科技专项（项目号：202202AG050011）等科技项目的支持。

在SiC颗粒（SiCp）增强铝基复合材料中，纳米SiCp由于极高的比表面能而容易团聚在晶界处，会严重降低复合材料的塑性。为了解决这一问题，研究团队提出了一种界面置换策略，实现纳米SiCp（40 nm）在铝基体中的均匀分散。本工作采用氧化处理在纳米SiCp表面包覆一层5-10 nm厚的非晶态SiO2。计算结果表明，与SiC/SiC界面相比，非晶SiO2/非晶SiO2界面之间的结合能降低2个数量级，大幅降低其团聚倾向，实现纳米SiCp的均匀分布。研究发现，纳米SiCp与Al-Si合金基体间非晶扩散层的存在增强了界面结合。晶内纳米SiCp增强了位错硬化和应变离域，在显著提高复合材料强度的同时促进了其均匀塑性变形。该成果以“Strength and ductility synergy of SiC reinforced aluminum matrix composites through interface replacement strategy”为题，发表于材料塑性领域国际顶级期刊International Journal of Plasticity。材料科学与工程学院2021级博士生彭言之为论文的第一作者，李才巨教授、徐尊严校聘教授为论文的共同通讯作者，中南大学宋旼教授、昆明理工大学易健宏教授和奥地利科学院院士Jürgen Eckert教授等为论文的合作者，昆明理工大学为论文的第一和唯一通讯单位。

在粉末冶金制备金属基复合材料（MMCs）的过程中，如何使纳米增强体在晶内均匀分散一直是一个具有挑战性的问题。为了克服这一问题，研究团队提出了重复变形球磨（RDBM）工艺，可以有效抑制复合粉末的冷焊现象，提高纳米增强体的分散均匀性。结果表明：RDBM法制备的纳米SiCp增强M142复合材料呈现出SiCp在晶内均匀分布。与常规球磨法制备的SiCp/M142复合材料相比，RDBM-SiCp/M142复合材料的极限拉伸强度和塑性分别提高了22%和26%。这项工作为粉末冶金法制备高强度、高延展性复合材料提供了新的思路。该成果以“Achieving strength–ductility synergy in aluminum matrix composites through promoting the intragranular distribution of nanoparticles”为题，发表于复合材料领域顶级期刊Advanced Composites and Hybrid Materials。材料科学与工程学院2021级博士生彭言之为论文的第一作者，李才巨教授、徐尊严校聘教授为论文的共同通讯作者，云南省先进粉体材料创新团队带头人易健宏教授等为论文的合作者，昆明理工大学为论文的唯一单位。

在颗粒增强铝基复合材料中，增强体与基体界面变形时因位错堆积引起应力集中，是导致材料过早失效和断裂的主要原因。为解决这一问题，研究团队提出了一种通过堆垛层错（SFs）调控铝基复合材料变形行为的新策略。该策略利用密集均匀分布的原位纳米颗粒所产生的高界面剪切应力激活变形过程中纳米尺度的堆垛层错，从而改善材料性能。结果表明，复合材料在保持与纯铝相近的均匀延伸率的同时，抗拉强度提升65%，实现了强度与塑性的优异协同。该成果以“Achieving strength-ductility synergy in nano-particle/Al composites by activating stacking faults to alleviate interfacial stress concentration”为题，发表于材料科学领域国际著名期刊Materials Research Letters。材料科学与工程学院2023级硕士生潘薛帆为论文的第一作者，李才巨教授、徐尊严校聘教授为论文的共同通讯作者，重庆大学谭军教授和云南省先进粉体材料创新团队带头人易健宏教授等为论文的合作者，昆明理工大学为论文的第一和唯一通讯单位。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2025.104450

https://doi.org/10.1007/s42114-025-01389-9

https://doi.org/10.1080/21663831.2025.2551779

（供稿：材料科学与工程学院）