高熵合金綜合性能與獨(dú)特變形機(jī)制研究獲重要進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心研究員盧磊團(tuán)隊(duì)與國(guó)外研究團(tuán)隊(duì)合作，在高熵合金綜合性能與獨(dú)特變形機(jī)制研究方面取得重要進(jìn)展。

長(zhǎng)期制約傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的“強(qiáng)度-塑性”倒置關(guān)系在高熵合金中普遍存在，原因是其塑性變形機(jī)制往往被認(rèn)為與傳統(tǒng)金屬材料并無(wú)本質(zhì)差別。因此，當(dāng)前的研究迫切需要借助新穎的微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)筑來(lái)揭示高熵合金是否具有獨(dú)特變形機(jī)制，以豐富金屬材料的有效強(qiáng)韌化策略。

金屬所研究人員通過(guò)一種簡(jiǎn)單、高效的小角度往復(fù)扭轉(zhuǎn)梯度塑性變形技術(shù)，保持Al0.1CoCrFeNi高熵合金棒材樣品中的初始晶粒大小，但在晶粒內(nèi)部成功引入百納米尺度位錯(cuò)胞穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了位錯(cuò)胞結(jié)構(gòu)從樣品表面至芯部的梯度序構(gòu)分布和可控制備。

拉伸結(jié)果表明，梯度位錯(cuò)胞結(jié)構(gòu)不僅顯著提高材料屈服強(qiáng)度，同時(shí)還使其保持良好的塑性和穩(wěn)定的加工硬化。梯度位錯(cuò)結(jié)構(gòu)高熵合金的強(qiáng)塑積-屈服強(qiáng)度匹配明顯優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道中相同成分的均勻或梯度結(jié)構(gòu)材料。

科研人員還進(jìn)一步揭示了高熵合金特有的層錯(cuò)強(qiáng)韌化變形機(jī)制，這種層錯(cuò)強(qiáng)化完全不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的全位錯(cuò)強(qiáng)化，而與高熵合金中空間波動(dòng)的低層錯(cuò)能、納米尺度位錯(cuò)胞結(jié)構(gòu)以及梯度序構(gòu)效應(yīng)引起的復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)密不可分。

該研究表明簡(jiǎn)單、易行的往復(fù)扭轉(zhuǎn)梯度塑性變形技術(shù)可廣泛用于梯度結(jié)構(gòu)材料的構(gòu)筑與制備，具有重要的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用價(jià)值。

(來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào))