記者從中國科學(xué)院金屬研究所(以下簡稱中科院金屬所)獲悉，沈陽材料科學(xué)國家研究中心盧磊研究員團(tuán)隊(duì)與國外合作者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，相關(guān)研究結(jié)果近日在《科學(xué)》上在線發(fā)布。
長期制約傳統(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)金屬材料并無本質(zhì)差別。因此，迫切需要借助新穎的微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)筑來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。
中科院金屬所研究人員通過一種簡單、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。同時(shí)，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)理，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)力場密不可分。
該研究表明簡單、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。
