浙江大学最新Nature: 调控高熵合金的元素分布、结构以及性能

【引言】

高熵合金是由至少五种元素以将近等原子比例形成的一类合金，其不同寻常的组分性质和化学结构被认为有潜力实现特殊的力学性能。因此，深入了解这类材料的组分-结构-性能的关系是合理设计高熵合金的必要前提。

【成果简介】

近期，美国佐治亚理工学院的Ting Zhu、劳伦斯-伯克利国家实验室的R. O. Ritchie以及浙江大学的余倩（共同通讯作者）等人利用原子级分辨的化学图谱表征研究揭示了几类典型和新型高熵合金的元素分布情况。研究人员首先研究了面心立方结构CrMnFeCoNi Cantor合金，在这种合金中，五种构成元素的分布式相对随机统一的。与此相反，在新型CrFeCoNiPd合金中，钯原子拥有截然不同的原子尺寸和电负性，使得合金的均一性明显减弱，并且五种元素更加趋向于聚集。原位TEM分析显示，在应变实验过程中，合金出现了大量相对早期塑性形变的位错交叉滑移，导致出现了非常强大的位错相互作用。由于组分分布的明显波动，这类变形机制在新型CrFeCoNiPd合金中尤为增强，并直接致使该种合金获得了更高的屈服强度。研究认为，图谱绘制原子尺度元素分布的方法为深入理解材料化学结构提供了新的可能，并为通过调控材料组分从而获得优异力学性能提供了基础。2019年10月09日，相关成果以题为“Tuning element distribution, structure and properties by composition in high-entropy alloys”的文章在线发表在Nature上。

【图文导读】

图1 CrMnFeCoNi Cantor合金的像差校正TEM图像以及元素分布情况

图2 CrFeCoNiPd合金的像差校正TEM图像以及元素分布情况

图3 TEM观测CrFeCoNiPd合金中的位错

图4 CrFeCoNiPd合金与其他CrCoNi基高熵合金的力学性能比较

文献链接：Tuning element distribution, structure and properties by composition in high-entropy alloys（Nature, 2019, DOI: 10.1038/s41586-019-1617-1）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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