對(duì)耐高溫Al金屬材料的追求源于其在汽車制造和航空航天領(lǐng)域表現(xiàn)出的高度競爭力的強(qiáng)度重量比。盡管在室溫機(jī)械性能方面取得了進(jìn)步;然而，在573 K以上的高溫下，鋁合金和納米晶鋁在斷裂強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面幾乎沒有取得真正的進(jìn)展。更具體地說，大多數(shù)Al合金和納米晶Al在573 K下的抗拉強(qiáng)度表現(xiàn)出低于200 MPa的劣質(zhì)性能，僅保留了室溫下測量值的不到30%。主要原因是由于析出相的溶解或粗化，晶界（GB）主導(dǎo)的變形機(jī)理（包括GB擴(kuò)散、GB遷移和晶粒旋轉(zhuǎn)）在高溫下難以受到限制，從而誘導(dǎo)了高溫變形過程中Al晶粒的動(dòng)態(tài)軟化。

為了克服Al合金和納米晶Al的缺點(diǎn)，對(duì)納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了探索，為高溫力學(xué)性能的突破打開了一扇窗。增強(qiáng)材料優(yōu)異的穩(wěn)定性有望賦予Al納米復(fù)合材料理想的高溫力學(xué)性能。然而，傳統(tǒng)鋁基復(fù)合材料（AMCs）的增強(qiáng)材料大多為0維（0D）顆粒或一維（1D）晶須，這些增強(qiáng)材料的比表面積有限且界面鍵合弱，使得在高溫變形過程中難以同時(shí)約束復(fù)合材料的GB擴(kuò)散、GB遷移和晶粒旋轉(zhuǎn)。此外，高溫變形過程中上述因素的主導(dǎo)因素也不清楚，因此難以合理設(shè)計(jì)耐熱AMC。更重要的是，根據(jù)經(jīng)典的史密斯-齊納銷理論，第二相的共格性、大小、形狀、取向和異質(zhì)分布都有助于GB能量的影響，GB能量與齊納銷釘有線性關(guān)系。由于第二相/基體系統(tǒng)固有的復(fù)雜性和不確定性，大大削弱了AMCs的微觀結(jié)構(gòu)控制效果，縮小了其在實(shí)際應(yīng)用中的潛力。從另一個(gè)方面來看，廣泛應(yīng)用的釘扎理論僅起源于能量角度，并不涉及任何邊界運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)。理解用第二相粒子掃過邊界的壁架或臺(tái)階的邊界運(yùn)動(dòng)規(guī)則仍然是一個(gè)懸而未決的問題。

為了突破傳統(tǒng)AMC的瓶頸，首要任務(wù)是設(shè)計(jì)新的加固系統(tǒng)，其中加固可以有效地阻止GB擴(kuò)散并同時(shí)固定GB的運(yùn)動(dòng)。氮化硼 納米片（BNNSs）代表了一種典型的二維（2D）納米增強(qiáng)材料，具有∼1 TPa的高彈性模量和∼61 GPa的拉伸強(qiáng)度。更令人印象深刻的是其抗氧化性的特殊特性，最高溫度高達(dá)1273 K。因此，有望將BNNS與Al基復(fù)合材料，以利用以下優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的高溫機(jī)械性能：首先，BNNS的2D性質(zhì)賦予它們較大的比表面積，不僅可以有效抑制 GB之間的原子擴(kuò)散，還可以阻礙GBs處的位錯(cuò)傳輸和湮滅。其次，提出2D BNNSs在垂直方向上比0D納米粒子具有更強(qiáng)的齊納銷效應(yīng)。最后，晶間納米片增強(qiáng)能有效降低GB能量，提高GB剛度，有望穩(wěn)定Al基體的邊界運(yùn)動(dòng)。還應(yīng)該注意的是，BNNS提供了一個(gè)很好的原型來研究GB運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)的影響，例如GB遷移和晶粒旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樗鼈兣c界面具有相似的2D性質(zhì)。本問題對(duì)于揭示BNNSs/Al復(fù)合材料的高溫變形機(jī)理，指導(dǎo)耐高溫Al復(fù)合材料的開發(fā)具有重要意義。