近日，北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院材料基因工程高精尖創(chuàng)新中心和國家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心李曉剛教授和駱鴻教授科研團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)新耐蝕合金設(shè)計(jì)理念，發(fā)現(xiàn)一種加工性能優(yōu)異、高強(qiáng)韌、抗腐蝕和抗氫脆斷的單相CoNiV合金。該合金室溫下抗拉強(qiáng)度超過1Gpa，延伸率超過80%，抗稀酸腐蝕能力類似奧氏體不銹鋼，抗氫脆斷性能遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的絕大部分金屬材料及合金，在核電、海洋、氫能、石油化工等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。國際著名學(xué)術(shù)期刊Nature Communications以A strong and ductile medium-entropy alloy resists hydrogen embrittlement and corrosion為題在線報(bào)道了這一重要研究進(jìn)展，這也是該期刊近年來為數(shù)不多報(bào)道耐蝕金屬材料類的研究論文。

高強(qiáng)韌、抗稀硫酸腐蝕、抗氫脆斷對(duì)金屬材料的長壽命和服役安全具有重要的意義，不僅是耐蝕金屬結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域重大的前沿科學(xué)問題，而且屬于工程應(yīng)用的極限。考慮可加工性、高強(qiáng)韌、抗腐蝕和抗氫脆斷之間互相矛盾的難點(diǎn)和特點(diǎn)，該研究團(tuán)隊(duì)與韓國高麗大學(xué)、德國馬普學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)合作，經(jīng)過長期攻關(guān)，創(chuàng)新合金設(shè)計(jì)理念，以腐蝕大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和相圖計(jì)算作為指導(dǎo)合金設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)，高通量刪選可行性合金元素，設(shè)計(jì)出制備工藝簡(jiǎn)單、加工性能良好、高強(qiáng)韌的單相固溶體合金，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度與抗腐蝕、抗氫脆斷三者的有機(jī)統(tǒng)一。該合金綜合的性能取決于單相固溶體、低的氫擴(kuò)散系數(shù)、形變過程產(chǎn)生的孿晶組織以及表面的超強(qiáng)耐蝕鈍化膜。

圖1 合金冷軋退火后的單相固溶體組織形貌和3D-APT圖

圖2 合金在變形加載后的顯微結(jié)構(gòu)變化

圖3 合金在硫酸環(huán)境中的腐蝕行為和表面鈍化膜成分

這一研究成果大幅度拓寬了高強(qiáng)韌耐蝕合金的設(shè)計(jì)理念和應(yīng)用，為開發(fā)兼具結(jié)構(gòu)功能一體化高品質(zhì)耐蝕金屬材料開辟了新的途徑和方法，標(biāo)志著北京科技大學(xué)在耐蝕金屬材料領(lǐng)域的科研水平上了一個(gè)新臺(tái)階。

該論文第一作者是駱鴻教授，駱鴻教授是德國洪堡學(xué)者，去年北京科技大學(xué)從海外引進(jìn)的高層次人才，責(zé)任作者是李曉剛教授和德國馬普學(xué)會(huì)的Z. Li和D. Raabe教授。本工作得到科技部、國家自然基金委、歐盟第七框架計(jì)劃經(jīng)費(fèi)的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16791-8