前沿透视：新发现 实现超强异构共晶高熵合金

来源：今日新材料

强度和塑性是结构材料最重要的两个力学性能。通常，粗晶金属材料具有较好的塑性，但强度较低。当晶粒均匀地细化到超细晶后（<1μm），材料强度将提升数倍，但同时也带来了应变硬化能力的严重下降，因此伴随着塑性的严重损失。迄今为止，各国研究者一直在努力探索能够有效改善超细晶材料应变硬化能力的机制，如形变纳米孪晶，以此提高超细晶材料的拉伸塑性。

近日，上海大学材料学院钟云波教授领导的“高性能结构功能材料超常冶金与制备”研究团队，创新性地将多类型形变纳米孪晶与多尺度异质变形硬化效应多重耦合，设计开发出一种顺序激活的多阶段应变硬化机制，显著提升了高强超细晶共晶高熵合金应变硬化能力。

这项工作中，研究者报道了顺序激活多重应变硬化机制来制备高强高塑性的超细晶共晶高熵合金（均匀延伸率>20%，屈服强度高达1.2±0.02GPa，断裂强度达到1.5±0.02GPa）。合金经过简单的熔炼、轧制后，在热处理的过程中，面心立方（FCC）相中发生了可控的相分解反应：在FCC层片内析出有序体心立方（B2）相。产生的B2析出相通过钉扎晶界，即保留了共晶层片结构，又防止了热处理过程中的晶粒长大。

同时由于新相B2的生成，原始FCC相晶内的铝元素被部分消耗，随之降低了FCC晶粒的层错能。在拉伸变形过程中，双相异质结构的异质变形诱导了晶间硬化，带来了FCC晶粒中的高背应力和B2晶粒中的正应力，激活了改性后的较大FCC晶粒中Twin1型形变纳米孪生和B2晶粒中的致密位错运动。随后在较小的FCC晶粒中又出现了另两种形变纳米孪晶。通过多类型纳米孪晶变形和多级双相异质变形的多尺度耦合，顺序增强了超细晶晶间与晶内的应变硬化能力，从而保证了超细晶共晶高熵合金具有>20%的均匀延伸率和高达~1.2GPa屈服强度。

文献链接：
Multistage Work Hardening Assisted By Multi-Type Twinning in Ultrafine-Grained Heterostructural Eutectic High-Entropy Alloys，Materials Today，2020
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2020.09.029

原文链接：
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NDk3ODEwNQ==&mid=2698833764&idx=1&sn=72998b1ecb3e2b2e34d65d7c60e594a8&chksm=baf6bfb28d8136a497a77724fbedc6c406c87f8579cdea6fe8f79c11c1300711f4ff8b84796e&mpshare=1&scene=1&srcid=11063M14V3GhyT2LyUK2C4nw&sharer_sharetime=1604654743946&sharer_shareid=bd42e2ca4eac38ac75396775af17670f&exportkey=AX%2BBKT1EwnkN1tVBOnAgZvU%3D&pass_ticket=SJAOpqn2ncDgyypt5HgftLl5QYWUgPXBv7oFj6OBPDwDQLBuRd5LvcIY%2Fw%2FJM5ap&wx_header=0#rd