廈門(mén)理工學(xué)院/華南理工大學(xué)/美國(guó)麻省大學(xué)合作：粉末冶金制備高強(qiáng)度、高塑性的雙相異質(zhì)共晶高熵合金

如何讓目標(biāo)合金同時(shí)具備高強(qiáng)度和高塑性，從而打破傳統(tǒng)合金中強(qiáng)度與塑性難以兼得的困境，這是眾多科研工作者面臨的難題。“異質(zhì)結(jié)構(gòu)”的提出為打破金屬材料強(qiáng)度和塑性不可兼得的桎梏提供了有效的解決方法，異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括片層結(jié)構(gòu)、雙相結(jié)構(gòu)、梯度結(jié)構(gòu)以及多相結(jié)構(gòu)等。異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料是一類(lèi)新型材料，由具有顯著不同機(jī)械或物理特性的異質(zhì)區(qū)域組成，這些異質(zhì)區(qū)域之間的交互耦合產(chǎn)生了良好的協(xié)同效應(yīng)，從而使得異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料具有傳統(tǒng)均質(zhì)材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)異機(jī)械性能。如何使目標(biāo)合金具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)或如何在目標(biāo)合金內(nèi)引入異質(zhì)結(jié)構(gòu)，這對(duì)合金制備工藝提出了新的需求。共晶高熵合金（Eutectic high-entropy alloys, EHEAs）結(jié)合了共晶合金和高熵合金的優(yōu)點(diǎn)，即優(yōu)良的可澆鑄性、無(wú)偏析/缺陷、以及自生的軟硬雙相，使得共晶合金在低成本量產(chǎn)化和優(yōu)異的強(qiáng)度-塑性組合方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

廈門(mén)理工學(xué)院青年教師彭思遠(yuǎn)聯(lián)合華南理工大學(xué)肖志瑜教授和美國(guó)麻省大學(xué)Wen Chen教授團(tuán)隊(duì)利用粉末熱擠壓技術(shù)在AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金中成功引入異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并獲得優(yōu)異的力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度約為1.5 GPa；均勻延伸率約為18%）。通過(guò)研究進(jìn)一步揭示了該合金的強(qiáng)塑性機(jī)制，這種優(yōu)異的強(qiáng)度-塑性協(xié)同作用源于異質(zhì)變形誘導(dǎo)（Hetero-deformation induced, HDI）強(qiáng)化。相關(guān)工作以題為“High strength and ductility in a dual-phase hetero-structured AlCoCrFeNi2.1 eutectic high-entropy alloy by powder metallurgy” 的研究論文發(fā)表在國(guó)際期刊Materials Research Letters（中科院1區(qū)，IF=8.3）上。廈門(mén)理工學(xué)院青年教師彭思遠(yuǎn)和麻省大學(xué)博士研究生馮帥為該篇論文的共同一作，華南理工大學(xué)肖志瑜教授、麻省大學(xué)Wen Chen教授和麻省大學(xué)Shuai Guan博士為共同通訊作者，廈門(mén)理工學(xué)院為*通訊單位。

全文鏈接：https://doi.org/10.1080/21663831.2024.2332608

綜上，本研究通過(guò)粉末熱擠壓工藝和退火處理，成功制備了具有雙相異質(zhì)結(jié)構(gòu)的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金。AE-A600試樣屈服強(qiáng)度高的主要原因是FCC相和B2相的細(xì)晶強(qiáng)化和納米相析出強(qiáng)化。在拉伸變形過(guò)程中軟硬兩相相互耦合產(chǎn)生背應(yīng)力和前應(yīng)力，兩者共同作用產(chǎn)生異變誘導(dǎo)（HDI）應(yīng)力，導(dǎo)致HDI強(qiáng)化和應(yīng)變硬化，從而使得AE-A600樣品具有優(yōu)異的加工硬化能力。高強(qiáng)高塑性金屬材料在航空航天、汽車(chē)等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力，本研究為制備具有良好強(qiáng)度和延展性的先進(jìn)金屬材料提供了新的方法和思路

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