盘点刘锦川院士2020年部分文章：超强合金、纳米钢、高熵合金、催化产氢

2020-08-13 15:58:05 作者：本网整理来源：材料科学网分享至：

2. 《Advanced Materials》一种新型的多金属间化合物催化析氢

电解水为制氢提供了一个非常有吸引力的方法。然而，高性能、低成本的电催化剂的缺乏严重阻碍了其广泛的应用。在此，刘锦川院士团队报道了一种具有不寻常的周期性有序结构的多高熵金属间化合物（HEI），它可以作为一种高效的析氢电催化剂。该HEI在电流密度为10 mA cm-2时的过电位为88.2 mV，塔费尔斜率为40.1 mV dec-1，在碱性溶液中表现出优异的活性，可与那些贵金属的催化剂相媲美。理论计算表明，化学复杂性和惊人的原子构型提供了一个强大的协同功能，以改变电子结构。此外，独特的L12型有序结构使特定的位点隔离效果进一步稳定H2O/H*的吸附/脱附，极大地优化了析氢的能垒。这一策略为开发具有优良反应活性的新型电催化剂提供了新的范式。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202000385

3.《Matter》揭示高熵合金中压力诱发相变的电子起源

理解与压力相关的结构转变，可以用来调整材料的功能和力学性能，是材料科学的重大研究方向之一。近年来，高熵合金（HEAs）的发现开启了高性能金属材料发展的新时代。然而，控制HEAs中压力相关的相变的潜在机制仍然是不清楚的。在此，刘锦川院士团队，通过结合实验和理论方法，揭示了在大气条件下的CrFeCoNi合金，本质上fcc相是稳定的。有趣的是，fcc到hcp的转变是在室温压力下确定的，这是由于压力引起的电子重新分布。更令人兴奋的是，在MoxCrFeCoNi （x= 0, 0.11和0.23）的压力下，Mo掺杂已经被证明可以促进hcp的转变。这一基本认识可以促进通过高压方法定制高性能HEAs的合金设计。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359645420301725?via%3Dihub

4. 《Acta Materialia》控制纳米级析出和消除多组分高熵合金的中温脆性

由高密度相干析出相组成的热稳定高熵合金（HEAs）在高温应用中具有巨大的潜力。在此，刘锦川院士团队系统地研究了Ni-30Co-13Fe-15Cr-6Al-6Ti-0.1B（at.%）在800、900和1000 ℃等温时效条件下L12-型相干析出物的相稳定性和粗化动力学。在此温度范围内，晶粒内部时效组织基本由L12（Ni、Co、Fe、Cr）3（Ti、Al）-型多组分析出的均匀析出物所主导。用经典的Lifshitz-Slyozov-Wagner模型对晶体内L12析出物粗化动力学进行了定量测定。粗化的活化能为378 kJ/mol，相对于传统的Ni或Co基高温合金的活化能较高，表明元素在HEA基体中扩散缓慢。此外，研究者详细分析了非均质析出及其伴随的亚稳态沿晶界（GBs）相变机理。在GBs的不连续的L12相中发现了局部化学不均一性，这在热力学上破坏了L12的结构，并促进了脆性霍斯勒相的形成。最后，研究者建立了一种独特的双重时效策略，可以有效地用于GB稳定化，通过这种策略，这些有害的粒间异质结构可以被有效消除，从而具有优异的抗中温脆化性能，并增强了拉伸强度。以上发现不仅阐明了组成复杂的HEAs沉淀机制，而且还将为性能优越的高级高温应用场合的HEAs界面设计提供新的机会。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359645420301725?via%3Dihub

５。《Materials Research Letters》含钼纳米钢的析出动力学和力学性能

众所周知，纳米级析出物对结构材料的析出硬化有很大的影响。在本研究中，刘锦川院士团队报道了加入钼的纳米结构钢中富铜和铌的纳米沉淀物的析出动力学和热稳定性。原子探针层析和第一性原理计算表明，钼的加入有效地降低了Cu、Ni和Al原子的扩散系数，导致析出机理由瞬时成核的NiAl先析出转变为连续成核的Cu先析出。扩散系数的降低显著提高了纳米沉淀物的热稳定性，大大提高了纳米结构钢的强度。

论文链接：https://doi.org/10.1080/21663831.2020.1734976

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