浙江大學(xué)余倩教授破解高熵合金強(qiáng)度與塑性兼得奧秘
從浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院獲悉,該院余倩教授聯(lián)合美國喬治亞理工學(xué)院Ting Zhu教授、加州大學(xué)伯克利分校Robert. Ritchie教授開展研究,從解密高熵合金中元素分布開始著手,揭示了高熵合金中晶格調(diào)控力學(xué)性能的特殊機(jī)制,對理解復(fù)雜成分合金中的強(qiáng)化機(jī)理具有重要理論意義。該成果日前刊登在《自然》雜志。 據(jù)了解,區(qū)別于元素含量主次明顯的傳統(tǒng)合金,高熵合金由五種及以上含量相當(dāng)?shù)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=金屬',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_6">金屬制成,其晶體結(jié)構(gòu)清楚但元素分布混亂,可兼?zhèn)涓邚?qiáng)度和高塑性。但各類元素在微觀尺度上究竟如何混合,才能形成其性能優(yōu)勢?以往只知其然卻不知其所以然。 通過材料原子尺度的元素分布表征,研究人員發(fā)現(xiàn)高熵合金內(nèi)不同元素的濃度會有起伏,形成狀如丘陵的濃度波,不像其在傳統(tǒng)合金中那樣平直。余倩表示,與傳統(tǒng)的界面調(diào)控以及團(tuán)簇等精細(xì)結(jié)構(gòu)調(diào)控相比,高熵合金中獨(dú)特的濃度波調(diào)控極精細(xì)并具有連續(xù)性,是一種可控和高效的材料強(qiáng)韌化方法。 “這些‘丘陵’,是晶格尺度下調(diào)控位錯移動的本質(zhì)。”余倩介紹道,課題組將實(shí)驗(yàn)合金中的錳元素替換成更重的鈀元素后,發(fā)現(xiàn)濃度波增加了幾倍,即“丘陵的海拔大幅增高”。在高倍電鏡的放大下,一條條位錯線好像陣陣?yán)顺,卻不像普通材料中沿著固定的滑移帶那樣奔涌向前,反而走得磕磕絆絆。 “位錯不沿著原有的晶面走,而是選擇了另一個晶面。我們把這樣的位錯移動稱為交滑移。實(shí)驗(yàn)測得,大量的交滑移作用,使得合金有更好的均勻變形能力又有更好的強(qiáng)度,我們從而發(fā)現(xiàn)了可用于調(diào)控傳統(tǒng)金屬材料的強(qiáng)塑性的新機(jī)制!庇噘槐硎荆@在未來航空、南北極等對溫度要求嚴(yán)苛的材料制備及防撞領(lǐng)域上將有重要應(yīng)用。(來源:科技日報(bào) ) |