浙大&北科大&港城大联手发表材料顶级期刊：提升高熵合金延展性新思路！

2021-04-19 11:47:26 作者：材料科学与工程来源：材料科学与工程分享至：

近年来，由多种主要组成元素组成的高熵合金设计理念的提出打破了传统单一或两主元合金设计空间狭隘的限制，一系列具备优异力学性能的高熵合金相继涌现。高熵合金中复杂化学成分对其力学行为，尤其是对本征脆性体心立方结构合金塑性的影响一直是金属结构材料领域前沿热点问题。

近日，浙江大学交叉力学中心杨卫院士团队联合北京科技大学吕昭平教授团队和香港城市大学陆洋教授团队，对等原子比的体心立方结构的HfNbTiZr高熵合金中由于局部成分起伏引起的韧化机制进行了深入研究。相关工作以题为Local chemical fluctuation mediated ductility in body-centered-cubic high-entropy alloys发表在材料科学领域顶级期刊《Materials Today》上（影响因子26.4）。浙江大学和北京科技大学开展了长期合作，浙江大学刘嘉斌副教授和王宏涛教授、香港城市大学陆洋教授和北京科技大学吕昭平教授为论文通讯作者。更多精彩专业视频请抖音搜索：材料科学网。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.02.022

研究团队利用三维原子探针层析技术和原子级分辨率的扫描透射电子显微技术观察到了高熵合金中存在原子尺度范围的化学成分涨落。进一步地，研究人员利用原位透射电子显微技术捕捉到了HfNbTiZr在变形过程中，内部位错与这些局部化学涨落之间的动态交互作用。局部化学涨落引起局部位错运动阻力的涨落，进而触发交滑移、位错钉扎和增殖等多种位错机制。位错钉扎对于合金屈服强度的提升具有重要意义，但是单一的钉扎导致材料塑性下降。

在高熵合金中由于局部化学涨落带来的位错钉扎还同时伴随位错增殖，使材料具有高密度的可动位错，显著提升了塑性。此外，由于局部化学涨落带来的局部位错滑移势垒的变化，引起位错在合金中不同位置上滑移时倾向的最易滑移面也会随之变化，这使得HfNbTiZr中的位错频繁地发生局部双交滑移。局部双交滑移可以将位错线分布在空间中的各个原子平面上，避免了由于在某一原子平面上位错塞积导致局部应力集中等问题，提高了高熵合金塑性变形的均匀性，延缓了断裂。