史华亮，李继强，贾志欣，刘立君，郑雅宏（.太原科技大学机械工程学院，太原 03004；.浙江大学宁波理工学院机电与能源工程学院，宁波 3500）

0 引 言

在各类模具中，压铸模具的工况条件非常恶劣，其直接与高温、高压、高速的金属液接触，一方面需承受金属液的直接冲刷、磨损、高温氧化及各种腐蚀作用，另一方面又反复受到炽热金属加热和冷却介质（水、油、空气）冷却的冷热循环交替作用，主要失效形式为整体开裂、热蚀、变形、热磨损及热疲劳龟裂等。统计数据显示，60%以上的压铸模是因热疲劳裂纹扩展而失效的［1－3］。常规的化学热处理、堆焊、电火花表面强化、PVD（物理气相沉积）、CVD（化学气相沉积）等方法均可在一定程度上延长模具的使用寿命［4－7］，但上述处理方法存在成本高、工艺复杂、处理周期长等缺点，或者处理后的模具存在较大畸变、镀层薄而脆、磨损极快、容易出现早期裂纹等缺点，在实际应用中存在一定问题。

植物叶片由平行状、网络状或放射状分布的叶脉和叶肉构成，质地强韧的叶脉起支撑作用，叶肉在叶脉之间有缓冲外界应力的作用。如果将植物叶片沿垂直于叶脉方向撕裂，裂纹扩展的方向往往会在叶脉与叶肉的结合处发生偏转，如图1（a）所示。昆虫的翅膀一般由质地坚韧的翅脉和翅膜构成，蜻蜓翅膀撕裂后，裂纹在扩展过程中存在频繁偏转的现象，如图1（b）所示。这两种生物原型具有共同的特征，即：一方面它们都具有软硬交替的结构，另一方面该结构中硬质单元呈现不同的分布形态，这使得上述生物体的柔性和刚性完美结合，并具有优异的力学性能。……