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《Acta Materialia》：3D打印高位錯(cuò)密度和納米沉淀物共存高熵合金

2022-05-07 13:51:03 作者：材料基來源：材料基分享至：

高熵合金（HEAs）是一種很有前途的新型結(jié)構(gòu)材料，通常由接近等原子比例的多種（五種或更多）元素組成。HEA中的這種化學(xué)成分將增加混合構(gòu)型熵的貢獻(xiàn)，以克服化合物形成的焓，這有利于形成穩(wěn)定的固溶體相。緩慢的擴(kuò)散、晶格畸變和雞尾酒效應(yīng)構(gòu)成了HEA的其他特征。然而，同時(shí)提高HEA的強(qiáng)度和延展性仍然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

上海大學(xué)賈延?xùn)|團(tuán)隊(duì)采用3D打印技術(shù)合成了一種HEA，它可以將高密度位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與高體積分?jǐn)?shù)韌性納米沉淀相結(jié)合，形成獨(dú)特的位錯(cuò)沉淀骨架（DPS）結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出優(yōu)異的強(qiáng)度和拉伸延展性。在我們的3D打印HEA中，DPS結(jié)構(gòu)激活了協(xié)同（位錯(cuò)和沉淀）強(qiáng)化機(jī)制，同時(shí)Lomer-Cottrell （L-C）鎖、納米空間堆垛層錯(cuò)（SF）網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)SFs都改善了工作-在高強(qiáng)度的前提下，硬化能力和保證較大的塑性。相關(guān)研究成果以“A high-entropy alloy with dislocation-precipitate skeleton for ultrastrength and ductility”為題在金屬頂刊Acta Materialia上發(fā)表。

研究人員成功地在高熵合金（HEA）中實(shí)現(xiàn)了高密度位錯(cuò)結(jié)構(gòu)和高體積分?jǐn)?shù)韌性納米沉淀物的組合。這種3D打印的HEA具有新穎的位錯(cuò)沉淀骨架（DPS）結(jié)構(gòu)和包裹在DPS中的高密度延展性納米沉淀，具有約1.8 GPa的超高拉伸強(qiáng)度和約16%的最大伸長率，超高強(qiáng)度主要來源于位錯(cuò)-析出協(xié)同強(qiáng)化，而大延展性主要來源于多個(gè)層錯(cuò)（SF）結(jié)構(gòu)的演化。DPS不僅可以在應(yīng)變過程中減緩位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)而不完全阻礙其運(yùn)動(dòng)，更重要的是，DPS在變形過程中仍然具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，避免了由于邊界處的應(yīng)力集中而導(dǎo)致的任何過早失效。DPS的形成促進(jìn)了金屬基3D打印技術(shù)在高性能材料制備中的發(fā)展，為進(jìn)一步提高合金性能提供了有效途徑。