如何讓目標合金同時具備高強度和高塑性,從而打破傳統(tǒng)合金中強度與塑性難以兼得的困境,這是眾多科研工作者面臨的難題。“異質結構”的提出為打破金屬材料強度和塑性不可兼得的桎梏提供了有效的解決方法,異質結構包括片層結構、雙相結構、梯度結構以及多相結構等。異質結構材料是一類新型材料,由具有顯著不同機械或物理特性的異質區(qū)域組成,這些異質區(qū)域之間的交互耦合產生了良好的協(xié)同效應,從而使得異質結構材料具有傳統(tǒng)均質材料無法實現(xiàn)的優(yōu)異機械性能。如何使目標合金具有異質結構或如何在目標合金內引入異質結構,這對合金制備工藝提出了新的需求。共晶高熵合金(Eutectic high-entropy alloys, EHEAs)結合了共晶合金和高熵合金的優(yōu)點,即優(yōu)良的可澆鑄性、無偏析/缺陷、以及自生的軟硬雙相,使得共晶合金在低成本量產化和優(yōu)異的強度-塑性組合方面具有顯著優(yōu)勢,在結構工程領域具有廣闊的應用前景。
廈門理工學院青年教師彭思遠聯(lián)合華南理工大學肖志瑜教授和美國麻省大學Wen Chen教授團隊利用粉末熱擠壓技術在AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金中成功引入異質結構,并獲得優(yōu)異的力學性能(抗拉強度約為1.5 GPa;均勻延伸率約為18%)。通過研究進一步揭示了該合金的強塑性機制,這種優(yōu)異的強度-塑性協(xié)同作用源于異質變形誘導(Hetero-deformation induced, HDI)強化。相關工作以題為“High strength and ductility in a dual-phase hetero-structured AlCoCrFeNi2.1 eutectic high-entropy alloy by powder metallurgy” 的研究論文發(fā)表在國際期刊Materials Research Letters(中科院1區(qū),IF=8.3)上。廈門理工學院青年教師彭思遠和麻省大學博士研究生馮帥為該篇論文的共同一作,華南理工大學肖志瑜教授、麻省大學Wen Chen教授和麻省大學Shuai Guan博士為共同通訊作者,廈門理工學院為*通訊單位。
全文鏈接:https://doi.org/10.1080/21663831.2024.2332608
綜上,本研究通過粉末熱擠壓工藝和退火處理,成功制備了具有雙相異質結構的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金。AE-A600試樣屈服強度高的主要原因是FCC相和B2相的細晶強化和納米相析出強化。在拉伸變形過程中軟硬兩相相互耦合產生背應力和前應力,兩者共同作用產生異變誘導(HDI)應力,導致HDI強化和應變硬化,從而使得AE-A600樣品具有優(yōu)異的加工硬化能力。高強高塑性金屬材料在航空航天、汽車等領域具有較大的應用潛力,本研究為制備具有良好強度和延展性的先進金屬材料提供了新的方法和思路