1:南洋理工周琨Materials Today:“脉冲激光”让3D打印合金更强韧!
增材制造(又称3D打印)因其能够直接制造出复杂几何形状的零部件而被誉为制造业的革命性技术。除了成形优势之外,由于极高的冷却速度,增材制造的合金通常表现出更高的强度。为了进一步提升CrCoNi合金在室温下的强度,新加坡南洋理工大学的周琨教授团队在激光粉床熔融工艺中创新地使用脉冲激光作为热源,将3D打印的CrCoNi合金的室温拉伸屈服强度提升至800 MPa以上,均匀变形可达近40%,实现了该中熵合金同时具备高强度和高延展性。该研究在不同尺度上分析了其微观组织特征,揭示了脉冲打印技术赋予CrCoNi合金的变形机制,或将启发其他单相中/高熵合金的增材制造工艺创新。
该工作以“Pulsed-wave laser additive manufacturing of CrCoNi medium-entropy alloys with high strength and ductility”为题目,发表在材料领域顶刊《Materials Today》上。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.mattod.2024.10.004
2:常州大学材料学院刘祥奎JMST:具有优异室温及低温力学性能的双相异质结构共晶高熵合金!
共晶高熵合金(Eutectic high-entropy alloy,EHEAs)结合了传统共晶合金和高熵合金的潜在优势,具有优异的铸造性能和力学性能,在工程领域中显示出广阔的应用前景。然而,在共晶高熵合金中,强度的提高通常伴随着延展性的损失,限制了其大规模工业化应用。为了进一步强化共晶高熵合金,常州大学刘祥奎等人通过采用冷轧+退火的方法在Ni49Fe28Al17V6共晶高熵合金中构建非再结晶和再结晶区域组合的双相异质结构,显著提高合金室温及低温力学性能。研究结果表明,室温条件下(298 K),该合金屈服强度为1550 MPa,抗拉强度为1772 MPa,均匀延伸率为16.5%。低温(77 K)条件下,该合金屈服强度提高至1877 MPa,抗拉强度提高至2157 MPa,均匀延伸率保持10%。这种优异的室温力学性能主要归因于异质变形诱导(HDI)强化,而低温下超高的强度不仅源于HDI强化,还源于变形孪晶与高密度位错的强烈相互作用。本研究结果为高性能合金的开发和实现共晶高熵合金在低温极端环境的工程应用提供新的思路。相关研究以题为“Ultra-high strength and ductility of eutectic high-entropy alloy with duplex heterostructure at room and cryogenic temperatures”发表在Journal of Materials Science & Technology上。
德国马普所Dierk Raabe教授等人提出了一种基于H2的氧化还原合成和压实方法,通过将金属提取、合金化和热机械加工合并为单一的固态操作,改革了传统的合金制造。本文提出了一个热力学信息指导方针和一般动力学概念,以溶解经典提取冶金和物理冶金之间的界限,解锁巨大的可持续大块合金设计机会。以Fe-Ni不变量大块合金为例,这是最有吸引力的铁基材料之一,但生产过程中对环境极其不友好:不变量合金显示出独特的低热膨胀性,使其在精密仪器到低温元件的关键应用中发挥着重要作用。然而,由于每公斤生产造成的二氧化碳排放量是铁的10倍以上,这种合金类别被认为是完美的示范案例。本工作的可持续方法将氧化物直接转化为大块绿色合金,具有应用价值的属性,所有这些属性都是在远低于熔点的温度下获得的,同时保持零二氧化碳排放。相关成果以“One step from oxides to sustainable bulk alloys”为题发表在国际顶级期刊Nature上。
4:西安交大前沿院多学科材料研究中心在Nature发表论文——发现“既强且柔”金属
西安交大前沿院多学科材料研究中心博士生徐治志等人基于该中心在国际上首次发现的应变玻璃的基础研究成果,通过一种可规模生产的三步热机械处理工艺,在商用Ti-50.8Ni合金中实现了一种带有两种马氏体“种子”的独特应变玻璃状态DS-STG;该状态的合金兼具变形强化带来的超高强度(1.8 GPa)和通过马氏体“种子”无形核成长带来的超高柔性(10.5 GPa的超低弹性模量)和超大可逆形变(8%)。因此,该合金成功突破了高强度和高柔性不可兼得的原理性瓶颈,实现了“既强且柔”的罕见特性。该合金同时具有应变玻璃合金的共同重要优点,即该特性能够在-80℃到+80℃的宽温域内维持不变,以及突出的高应变下抗疲劳特性;因此该合金有望满足变形飞行器、超级机器人的温域要求,所以极具工程应用前景。这种可规模生产的“既强且柔”的金属合金可望对变形飞行器、超级机器人和人造器官等未来技术领域产生颠覆性影响。上述成果以“A polymer-like ultrahigh strength metal alloy” 为题于9月4日在Nature在线发表。 金属3D打印技术在制造复杂金属结构方面取得了显著进展,而高熵合金(High-entropy alloys, HEAs)凭借其卓越的机械、物理和化学特性,已成为金属增材制造领域的热门材料。由新加坡南洋理工大学的周琨教授团队撰写的最新综述,聚焦激光粉床熔融(Laser Powder Bed Fusion, LPBF)技术在高熵合金领域的应用,系统总结了不同种类高熵合金的设计策略、粉末制备方法、打印态微观组织、性能表现以及潜在应用前景。 该综述以“Recent progress in high-entropy alloys for laser powder bed fusion: Design,processing, microstructure, and performance”为题,发表在材料综述的顶刊《Materials Science & Engineering R:Reports》上。文章旨在为研究人员提供宝贵参考,助力开发高性能高熵合金,推动这一新兴材料在增材制造中的应用与发展。
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