近期，中科院金屬研究所(以下簡稱金屬所)沈陽材料科學國家研究中心研究員盧磊團隊與國外團隊合作，在高熵合金綜合性能與獨特變形機制研究方面取得重要進展。相關(guān)研究成果近日在線發(fā)表于《科學》。
長期制約傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的“強度—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制往往被認為與傳統(tǒng)金屬材料并無本質(zhì)差別。因此，當前的研究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特變形機制，以豐富金屬材料的有效強韌化策略。
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，在晶粒內(nèi)部成功引入百納米尺度位錯胞穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)了位錯胞結(jié)構(gòu)從樣品表面至芯部的梯度序構(gòu)分布和可控制備。
相關(guān)研究結(jié)果表明，梯度位錯胞結(jié)構(gòu)不僅顯著提高材料屈服強度，還使其保持良好的塑性和穩(wěn)定的加工硬化。梯度位錯結(jié)構(gòu)高熵合金的強塑積—屈服強度匹配明顯優(yōu)于文獻報道中相同成分的均勻或梯度結(jié)構(gòu)材料。
科研人員還進一步揭示了高熵合金特有的層錯強韌化變形機理。這種層錯強化完全不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的全位錯強化，而與高熵合金中空間波動的低層錯能、納米尺度位錯胞結(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)用價值。(沈春蕾)
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