近期，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所李偉博士、王威研究員、楊柯研究員、張宏偉研究員聯(lián)合香港理工大學(xué)焦增寶教授，在共晶高熵合金納米相析出機(jī)理，尤其是共晶高熵合金時(shí)效后的分級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)其力學(xué)性能影響機(jī)制方面取得了新進(jìn)展。

該團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，fcc/L2₁共晶高熵合金在1023 K下時(shí)效時(shí)可形成一種特殊的fcc/L1₂+L2₁/bcc分級(jí)結(jié)構(gòu)。值得注意的是，fcc/L2₁基體中的L1₂/bcc結(jié)構(gòu)納米相并不是通過(guò)一步形核形成，而是通過(guò)兩步轉(zhuǎn)變形成：首先以調(diào)幅分解形式發(fā)生Ni/Al/Ti和Cr/Fe成分分離，繼而成分富集區(qū)發(fā)生結(jié)構(gòu)有序/無(wú)序轉(zhuǎn)變。通過(guò)計(jì)算fcc/L2₁偽三元系統(tǒng)在不同溫度下的調(diào)幅分解區(qū)，證實(shí)fcc/L2₁相體系在時(shí)效初期具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性，滿(mǎn)足發(fā)生調(diào)幅分解的熱力學(xué)條件。力學(xué)性能結(jié)果顯示，這種分級(jí)結(jié)構(gòu)的形成可顯著提高共晶高熵合金的強(qiáng)度。共晶高熵合金相穩(wěn)定性和析出機(jī)理的研究結(jié)果對(duì)于設(shè)計(jì)具有最佳力學(xué)性能的多相納米結(jié)構(gòu)合金具有重要的理論指導(dǎo)意義。

相關(guān)研究結(jié)果以“Unraveling the two-stage precipitation mechanism in a hierarchical-structured fcc/L2₁ high-entropy alloy: Experiments and analytical modeling”發(fā)表于Acta Materialia, 2024, 262: 119426 。

上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上基金，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。論文鏈接

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119426

圖1. fcc相內(nèi)納米相的結(jié)構(gòu)演變

圖2. fcc相內(nèi)納米相的成分演變

圖3. L2₁相內(nèi)納米相的結(jié)構(gòu)演變

圖4. L2₁相內(nèi)納米相的成分演變

圖5. fcc相體系的在1023 K及1373 K下的調(diào)幅分解區(qū)

圖6.在1023 K時(shí)效過(guò)程中fcc/L2₁相內(nèi)L1₂/bcc結(jié)構(gòu)納米相的演變過(guò)程示意圖