前沿透视：Nature Communications - 全面揭示镍基高温合金孪晶界的应变局部化和失效机理

来源：今日新材料

镍基高温合金被广泛用于各种要求苛刻的环境中，例如航空航天涡轮发动机，核电站以及石油和天然气深井。对于在侵蚀性环境中使用的多晶合金，已知晶间降解是材料失效的致命弱点，这刺激了晶界工程（GBE）的发展。因此，通过引入高比例的重合位点晶格（CSL）边界，可以缓解许多材料的晶间开裂。相比之下，作为GBE框架下首选的典型CSL边界，发现某些镍基高温合金中的连贯孪晶边界（TB）是材料失效的脆弱部位。当在各种环境中使用镍基高温合金作为关键组件时，目前对与孪晶界相关的故障缺乏理解。

尽管与孪晶相关的意外失效已显示出对镍基高温合金的性能至关重要，但其机理的物理原因仍然难以捉摸。近日，英国曼彻斯特大学Michael Preuss教授和上海科技大学zhenbo zhang教授团队对γ'强化的镍基高温合金中的TB和与TBs相关的失效进行了全面的多尺度微结构和力学表征，并结合密度泛函理论（DFT）计算。发现了由TB介导的γ''相沉淀机制，这导致沿TB形成独特形态的γ''。这种特殊的γ''析出物和所形成的析出物剥落区导致机械负载过程中的过早位错活动和明显的应变局部化。有了这些发现，作者发现了镍基高温合金在原子水平上与TBs有关的失效的物理原因。

文献链接：
Strain localisation and failure at twin-boundary complexions in nickel-based superalloys，Nature comumunications，2020
https://www.nature.com/articles/s41467-020-18641-z

原文链接：
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyMDY1MDkyMw==&mid=2247513835&idx=1&sn=5257780fdd28973c99b5f8ff1077bcac&chksm=f9e5df2fce92563991bd6177e0c13c360fc231e85876d8101ae8448321fdf4efe0b71b0fb769&mpshare=1&scene=1&srcid=1222bsb2481hr5Yza7kU8m2s&sharer_sharetime=1608646054479&sharer_shareid=bd42e2ca4eac38ac75396775af17670f&exportkey=AeV32noSnI8WCQB6QaaYrfc%3D&pass_ticket=m84KvWQZDxycSZGIG%2FDmQfNiryOzFArTQ8XIAXC9ZXmU9gh1EXYOijasZMQ3WiOv&wx_header=0#rd