往復扭轉梯度塑性變形技術 可用於梯度結構材料構築

科技日報訊 （記者郝曉明）記者從中國科學院金屬研究所（以下簡稱中科院金屬所）獲悉，瀋陽材料科學國家研究中心盧磊研究員團隊與國外合作者在高熵合金綜合性能與獨特變形機制研究方面取得重要進展，相關研究結果近日在《科學》上在線發佈。

長期制約傳統金屬結構材料發展的“強度—塑性”倒置關係在高熵合金中普遍存在，原因是其塑性變形機制往往被認為與傳統金屬材料並無本質差別。因此，迫切需要藉助新穎的微觀結構構築來揭示高熵合金是否具有獨特變形機制，以豐富金屬材料的有效強韌化策略。

中科院金屬所研究人員通過一種簡單、高效的小角度往復扭轉梯度塑性變形技術，保持Al0.1CoCrFeNi高熵合金棒材樣品中的初始晶粒大小，但在晶粒內部成功引入百納米尺度位錯胞穩定結構，並實現了位錯胞結構從樣品表面至芯部的梯度序構分佈和可控制備。拉伸結果表明，梯度位錯胞結構不僅顯著提高材料屈服強度，同時還使其保持良好的塑性和穩定的加工硬化。梯度位錯結構高熵合金的強塑積—屈服強度匹配明顯優於文獻報道中相同成分的均勻或梯度結構材料。同時，進一步揭示了高熵合金特有的層錯強韌化變形機理，這種層錯強化完全不同於傳統結構材料的全位錯強化，而與高熵合金中空間波動的低層錯能、納米尺度位錯胞結構以及梯度序構效應引起的複雜應力場密不可分。

該研究表明簡單、易行的往復扭轉梯度塑性變形技術可廣泛用於梯度結構材料的構築與製備，具有重要的基礎研究和應用價值。