网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

常州大学刘祥奎《JMST》:具有优异室温及低温力学性能的双相异质结构共晶高熵合金!

0
分享至

共晶高熵合金(Eutectic high-entropy alloy,EHEAs)结合了传统共晶合金和高熵合金的潜在优势,具有优异的铸造性能和力学性能,在工程领域中显示出广阔的应用前景。然而,在共晶高熵合金中,强度的提高通常伴随着延展性的损失,限制了其大规模工业化应用。

为了进一步强化共晶高熵合金,常州大学刘祥奎等人通过采用冷轧+退火的方法在Ni49Fe28Al17V6共晶高熵合金中构建非再结晶和再结晶区域组合的双相异质结构,显著提高合金室温及低温力学性能。研究结果表明,室温条件下(298 K),该合金屈服强度为1550 MPa,抗拉强度为1772 MPa,均匀延伸率为16.5%。低温(77 K)条件下,该合金屈服强度提高至1877 MPa,抗拉强度提高至2157 MPa,均匀延伸率保持10%。这种优异的室温力学性能主要归因于异质变形诱导(HDI)强化,而低温下超高的强度不仅源于HDI强化,还源于变形孪晶与高密度位错的强烈相互作用。本研究结果为高性能合金的开发和实现共晶高熵合金在低温极端环境的工程应用提供新的思路。相关研究以题为“Ultra-high strength and ductility of eutectic high-entropy alloy with duplex heterostructure at room and cryogenic temperatures”发表在Journal of Materials Science & Technology上。

论文链接

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.10.008


随着材料科学的飞速发展,现代工程应用对材料性能的要求不断提高,传统金属由于难以获得强度与塑性良好匹配,限制了其在航空航天、交通运输、能源工业等领域的广泛应用。因此,开发同时具备超高强度和优异塑性的高性能合金成为材料科学领域的一个重要研究方向。高熵合金(high-entropy alloys, HEAs)凭借其独特的组织结构、力学性能而备受关注,是新一代结构工程材料的理想合金体系。其中,共晶高熵合金(EHEAs)凝固区间窄、流动性优异,并以其独特的双相协调变形能力引起众多科研工作者的极大关注,成为结构工程材料领域的研究热点。然而,铸态共晶高熵合金强度的提升通常伴随着塑性的损失。在此背景下,研究人员开始通过设计异质结构及微观组织结构调控来实现合金强度与塑性的协同优化。异质结构是通过引入不同尺度的晶粒区域来调控变形过程中的应力分布和位错行为,从而在不牺牲塑性的前提下大幅提升合金的强度。同时,析出强化、晶界强化等传统强化机制与异质变形诱导强化的协同作用也为开发新一代高新能合金提供了新的思路。

作者采用冷轧+退火方法在Ni49Fe28Al17V6共晶高熵合金中构建双相异质片层结构,显著提高了该合金的拉伸力学性能。室温(298K)环境下,该合金屈服强度为1550 MPa,抗拉强度为1772 MPa,均匀延伸率为16.5%;在低温(77 K)环境下,该合金屈服强度提高至1877 MPa,抗拉强度提高至2157 MPa,均匀延伸率保持10%。该合金出色的低温力学性能主要归因于异质变形诱导硬化以及变形孪晶与高密度位错的强烈相互作用,为开发具有卓越低温力学性能的合金提供了新的见解。


图1、铸态和轧制-退火态EHEAs(CR-A750 EHEA)的显微组织。(a) 铸态EHEA的SEM显微组织;(b) 铸态EHEA的HAADF-STEM图像;(c-d) FCC/L12和B2对应的SAED图;(e) EBSD IPF图;(f) EBSD相图;(g) EBSD KAM图;(h) 再结晶晶粒、亚结构和变形晶粒的EBSD图;(i) 轧制-退火态EHEA的明场TEM图像;(j) B2片层中L12纳米析出相的TEM图像;(k) L12纳米析出相的TEM-EDS图谱;(l) L12纳米析出相的HRTEM图像和相应的SAED图;(m, n, o)明场TEM图像;(p-q) L12和B2相对应的超晶格衍射图像


图2、CR-A750 EHEAs在室温和低温下的力学性能。(a) 拉伸工程应力-应变曲线;(b) 应变硬化率曲线,插图为真应力-应变曲线;(c) 室温屈服强度与均匀延伸率性能对比图;(d) 低温屈服强度与均匀延伸率性能对比图


图3、CR-A750 EHEA室温变形组织。


图4、CR-A750 EHEA低温变形组织。

综上,作者通过优化热机械加工工艺,采用冷轧(轧制变形量87%)和退火工艺(750℃,2小时)在Ni 49Fe 28Al 17V 6共晶高熵合金中构建了一种双相异质片层结构,使得该合金在室温和低温环境下均表现出优异的力学性能。优异的室温力学性能主要是由于软硬两相中异质结构引起的HDI强化,而超高低温强度不仅源于异质结构引起的HDI强化,还源于变形孪晶和高密度位错的强烈相互作用。相关研究结果为开发面向工业应用的高性能合金及实现共晶高熵合金在极端环境中的大规模应用提供了新的思路。

本文来自微信公众号“材料科学与工程”。感谢论文作者团队支持。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
再见曼联!再见安东尼

再见曼联!再见安东尼

球文速递
2024-11-13 16:31:36
“史上最冷”双11黯然收官:被看透套路的电商大促,只剩平台自嗨

“史上最冷”双11黯然收官:被看透套路的电商大促,只剩平台自嗨

青眼财经
2024-11-12 13:45:36
缺谁谁尴尬!利拉德缺阵雄鹿终结连败 字母哥单核带队多点开花

缺谁谁尴尬!利拉德缺阵雄鹿终结连败 字母哥单核带队多点开花

橙汁的味道123
2024-11-13 11:51:52
建议严查!广东队故意输球,消极比赛,输给倒数第一杜锋还在笑

建议严查!广东队故意输球,消极比赛,输给倒数第一杜锋还在笑

宗介说体育
2024-11-13 12:50:47
伊能静儿子去庾澄庆家做客,92岁奶奶、大妹妹首曝光,相处超融洽

伊能静儿子去庾澄庆家做客,92岁奶奶、大妹妹首曝光,相处超融洽

圈里的甜橙子
2024-11-14 09:49:13
比特币向人民币投下深水炸弹,目标价100万?央行向空头发出警告

比特币向人民币投下深水炸弹,目标价100万?央行向空头发出警告

芯怡飞
2024-11-14 00:47:42
马斯克向特朗普提出建议,台湾是中国的特别行政区

马斯克向特朗普提出建议,台湾是中国的特别行政区

智凌纵横
2024-11-10 20:30:02
美媒对比生涯前82场:文班21.2分10.6板3.6帽 浓眉14.8+8.6+2.1

美媒对比生涯前82场:文班21.2分10.6板3.6帽 浓眉14.8+8.6+2.1

直播吧
2024-11-14 08:27:22
郑爽自曝生病,在美国日子不好过,1.5亿上海豪宅转手3次卖不出去

郑爽自曝生病,在美国日子不好过,1.5亿上海豪宅转手3次卖不出去

萌神木木
2024-11-12 17:59:50
改革开放四十年,钱都到哪里去了?

改革开放四十年,钱都到哪里去了?

逍遥论经
2024-11-12 14:57:01
43岁张娜拉近照曝光,仿佛换了一张脸,被封杀15年后简直判若两人

43岁张娜拉近照曝光,仿佛换了一张脸,被封杀15年后简直判若两人

南城无双
2024-11-11 15:40:46
网络评价中冰火两重天的张维为:光鲜亮丽 OR 臭不可闻

网络评价中冰火两重天的张维为:光鲜亮丽 OR 臭不可闻

老头和你随便聊聊
2024-11-14 09:24:28
独行侠117-120不敌勇士,赛后遭三个坏消息,基德引发三方面崩盘

独行侠117-120不敌勇士,赛后遭三个坏消息,基德引发三方面崩盘

篮球资讯达人
2024-11-13 16:06:50
东莞往事:93年在虎门,出租屋里的大嫂,竟然成了我的人生导师

东莞往事:93年在虎门,出租屋里的大嫂,竟然成了我的人生导师

农村情感故事
2024-11-10 22:35:06
杭州夫妻都做了心脏手术爬不动7楼,想加装电梯遇到困难!方案给出,但需全小区公投

杭州夫妻都做了心脏手术爬不动7楼,想加装电梯遇到困难!方案给出,但需全小区公投

都市快报橙柿互动
2024-11-13 15:57:14
麻兰英:女儿是大明星林青霞,晚年生活富足,为何71岁跳楼自杀?

麻兰英:女儿是大明星林青霞,晚年生活富足,为何71岁跳楼自杀?

晓读夜话
2023-08-28 19:08:53
不会吃别尬吃,《小巷人家》闫妮蒋欣吃饭,看清啥是教科书式干饭

不会吃别尬吃,《小巷人家》闫妮蒋欣吃饭,看清啥是教科书式干饭

懂体育的小吖头
2024-11-14 11:16:31
中国为什么不进口非洲的“白菜价”海鲜?原因很现实

中国为什么不进口非洲的“白菜价”海鲜?原因很现实

行走在猫街
2024-11-12 18:47:10
集体下架!抖音还贴出截图,网友:大快人心!

集体下架!抖音还贴出截图,网友:大快人心!

每日经济新闻
2024-11-12 16:15:10
李子柒一条1.3亿次播放量的视频有多少收益?保守算还是超乎想象

李子柒一条1.3亿次播放量的视频有多少收益?保守算还是超乎想象

墙头草
2024-11-14 07:40:16
2024-11-14 11:58:44
材料科学与工程
材料科学与工程
材料类综合、全面、专业的平台
6629文章数 17066关注度
往期回顾 全部

科技要闻

“马部长”究竟能帮美国人省下多少钱?

头条要闻

牛弹琴:韩国真急了 官方发图称自己对美国很重要

头条要闻

牛弹琴:韩国真急了 官方发图称自己对美国很重要

体育要闻

卡尔伯格:肩负瑞典乒乓的荣光

娱乐要闻

杨紫深陷“插足”丑闻?律师:已取证

财经要闻

楼市"税收新政",影响有多大?最新解读

汽车要闻

七块屏幕四座布局 仰望U7中式百万座舱

态度原创

教育
房产
家居
时尚
数码

教育要闻

【地理备考】东非的茂以森林与“尚奥保护区”(附典例训练)2024河北地理真题出处探源,你会怎么备考?

房产要闻

最新官宣!满2免增值税、二套房契税最低1%!

家居要闻

现代潮流空间 轻奢现代风并重

外套再好看,也要选对内搭才出彩!

数码要闻

AOC 推出 Fast IPS 显示器 AG276FK:FHD 分辨率 520Hz 超高刷

无障碍浏览 进入关怀版