高熵合金强与韧兼得的奥秘破解

本文摘要:金属材料的制取和用于渊源千年,是人们所用的最大量和最重要的材料之一。然而,金属材料的强劲与韧往往不能兼得。人们研究找到,如果超越传统的合金设计方法,将多种元素等原子比固溶在一起,理论上不会制得原子排序有序而元素排序无序的所谓低熵合金,从而超越传统金属中强劲塑性无法兼得的困境。近日,浙江大学研究人员与国内外合作者,说明了了低熵合金中晶格调控力学性能的类似机制。 涉及论文在线刊出于《大自然》。

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金属材料的制取和用于渊源千年,是人们所用的最大量和最重要的材料之一。然而,金属材料的强劲与韧往往不能兼得。人们研究找到,如果超越传统的合金设计方法,将多种元素等原子比固溶在一起,理论上不会制得原子排序有序而元素排序无序的所谓低熵合金,从而超越传统金属中强劲塑性无法兼得的困境。近日,浙江大学研究人员与国内外合作者,说明了了低熵合金中晶格调控力学性能的类似机制。

涉及论文在线刊出于《大自然》。研究人员回应,与传统的界面调控(还包括晶界、相界、第二互为界面等)以及团簇等精细结构调控比起,低熵合金中独有的浓度波调控近于细致并具备连续性,是一种高效率和高效的材料坚韧化方法。浙江大学电子显微镜中心教授余倩课题组首先通过原子尺度的元素产于密切相关,说明了了低熵合金多种元素如何固溶解在一起的最重要疑惑。我们找到了低熵合金中独有的浓度波平缓,比起于传统固溶体合金中在晶格尺度渐趋弯曲的元素浓度波平缓,低熵合金浓度在晶格间25%到15%的波动,不会带给纳米尺度晶格阻力的波动和局域层错能的变化。

余倩说道。紧接着,通过在确保几乎固溶的前提下减少元素间电负性和原子大小的差距,研究人员制取了纳米尺度各种元素浓度平缓在60%到0之间的CrFeCoNiPd合金。在高倍电镜的缩放下,研究人员看见,普通材料的晶格线是沿着相同的位移带像一线潮那样奔涌向前,但是CrFeCoNiPd合金中,晶格线却回头得磕磕绊绊。

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科研人员把这样的晶格移动称作递位移,晶格不沿着原先的晶面回头,而是自由选择了另一个晶面。这样,晶格之间的相互作用就不会减少,获取了更好变形的有可能,同时也呼唤更加强劲的外力来推展晶格走。大量的交位移起到,使得合金有更佳的均匀分布变形能力又有更佳的强度。

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专家评审意见指出,该工作对解读简单成分合金的增强机理具备最重要理论意义。而低熵合金强度与塑性兼得的特点以及优良的低温性能,在未来航空、南北极等对温度拒绝苛刻的材料制取上大有可为,同时在防撞领域也有最重要应用于。


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