西工大顶刊:高熵合金不连续粗化组织强韧化机制!
2024-04-15 15:03:06 作者:材料科学与工程 来源:材料科学与工程 分享至:

异质结构体现出优良的强度和韧性结合效果,不完全再结晶则是获取异质结构的有效方法。该方法以其简便的加工工艺和巨大的工业应用潜力而极具吸引力。然而,不完全再结晶组织的力学性能随着再结晶分数的变化而显著变化,限制了合金加工窗口和性能一致性。


近日西北工业大学王锦程教授研究团队通过引入非均匀析出相,在变形过程中提供额外异质变形诱导韧化效果来克服以上问题。结果发现,当再结晶分数从 21% 增加到 72% 时,具有非均匀析出相的不完全再结晶组织高熵合金强度(~1.5 GPa)和延展性(~20%)均保持不变。这是因为非均匀析出相区域间异质变形充当了额外异质变形应力源。随再结晶分数增加,该额外异质变形应力源通过抵消再结晶和非再结晶区域间异质变形HDI 应力的降低来稳定整体韧性。而稳定屈服强度则来源于条状析出相优异强化效果。进一步通过系统实验表征,证明该异质析出相是由不连续粗化过程引起的,最终在再结晶区域产生内部球形和边界层状的析出相。


相关研究成果以“Discontinuous coarsening leads to unchanged tensile properties in high-entropy alloys with different recrystallization volume fractions”为题目发表于塑性加工领域顶级期刊《International Journal of Plasticity》。论文第一作者为博士研究生杨中晟,何峰教授和王志军教授为共同通讯作者,通讯单位为西北工业大学。


论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0749641924000901

摘要图:不同再结晶体积分数高熵合金,力学性能基本保持不变。结合变量控制循环加载实验(LUR test)以及高分辨微观数字图像相关技术(μ-DIC),本文揭示了稳定的力学性能来自于非均匀析出相所提供的额外异质变形诱导强韧化效果。而不连续粗化是形成该异质析出相的物理机制。上述研究成果将为提高异质结构高熵合金可加工性和性能的稳定性开辟一条新途径,从而促进其更广泛的工业应用。


西北工业大学材料学院王锦程教授团队长期开展材料多尺度模拟计算、材料基因工程与合金设计、高熵合金及增材制造等方面的科研工作。近年来,团队先后承担国家自然科学基金项目、国家重点研发计划等国家级及省部级科研项目20余项,高水平论文200余篇,其中在Nature Communications, Acta Materialia, International Journal of Plasticity, Additive Manufacturing等国际顶级期刊发表论文30余篇,授权发明专利12项,获省部级科学奖励2项。西北工业大学材料微观组织计算及合金设计课题组网站:http://www.jchwang.com/

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