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上海交大、北理工《JMST》高熵合金纳米孪晶辅助动态再结晶获得高强韧性

材料学网  · 公众号  · 科技创业 科技自媒体  · 2025-09-28 20:02
    

主要观点总结

本文介绍了纳米晶高熵合金的性能特点以及动态再结晶(DRX)在提高这类材料塑性方面的作用。文章重点描述了上海交通大学和北京理工大学团队通过磁控溅射技术制备的高密度预存纳米孪晶的纳米晶(NTNC)CrMnFeCoNi高熵合金,该合金在强度和延展性方面表现出卓越的性能。文章还详细阐述了该合金在变形过程中的力学行为与微观结构演变,包括DRX的形成和去孪晶过程等。此外,文章还介绍了纳米孪晶在合金中的双重功能以及两种纳米孪晶辅助动态再结晶(ntDRX)机制。该研究成果为纳米晶高熵合金性能优化提供了新的思路。

关键观点总结

关键观点1: 纳米晶高熵合金的优异性能与动态再结晶的重要性

纳米晶高熵合金具有高强度,但通常表现出较差的塑性。动态再结晶被认为是提高粗晶材料塑性和强度的有效机制,但在室温下在纳米晶高熵合金中的活化受到限制。本文介绍的研究通过引入高密度的纳米孪晶,展示了改善这一状况的可能性。

关键观点2: 上海交通大学和北京理工大学的研究成果

这两家机构的团队通过磁控溅射技术成功制备了具有高密度预存纳米孪晶的纳米晶CrMnFeCoNi高熵合金。该合金具有单相面心立方结构,柱状晶粒平均尺寸约60nm,纳米孪晶与堆垛层错在薄膜中均匀分布。

关键观点3: 合金的力学性能和微观结构演变

该合金的屈服强度高达2.3GPa,压缩应变超过40%。在变形过程中,除了位错滑移和晶界活动外,剪切带内的动态再结晶被激活,形成等轴纳米晶粒。这些新形成的晶粒增加了界面密度,阻碍了位错运动,并将流动应力提高到2.75GPa。同时,新形成的等轴晶粒的晶界促进大应变下的晶界介导变形。

关键观点4: 纳米孪晶的辅助动态再结晶机制

研究揭示了两种相互关联的纳米孪晶辅助动态再结晶(ntDRX)机制:位错在孪晶界堆积形成亚晶界,并演变为高角度晶界;共格孪晶界通过与位错相互作用直接转变为高角度晶界。这些机制使DRX在较低应变下即可启动,突破了室温下纳米晶材料需极高应变或高应变率才能激活DRX的限制。

关键观点5: 纳米孪晶的双重功能和性能优化思路

研究证实纳米孪晶在合金中兼具强化和促进DRX的双重功能。它不仅能通过阻碍位错运动提升屈服强度和应变硬化能力,还能作为位错堆积优先位点,为DRX提供有利形核条件,间接改善材料变形能力。这为纳米晶高熵合金性能优化提供了新的微观结构调控思路。


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