合金最新Science: 兼具强度和延展性能的超晶格合金

【引言】

高强度合金，尤其是在极端条件下（如高温）依然维持高强度性能的合金在许多重要的工业（包括航空航天）领域均扮演着关键的角色。为了提高合金强度，人们发明了具有有序超晶格结构的合金材料，然而这类材料的延展性能（ductility）较差，并且经常出现快速的晶粒粗化（grain coarsening），一直阻碍着高强度合金的进一步发展应用。

【成果简介】

近期，香港城市大学的刘锦川（通讯作者）等人发表文章发现纳米尺度的无序界面能够有效解决高强度合金的低延展性和晶粒粗化问题。研究发现，当在镍钴铁铝钛合金中掺杂少量硼元素后能够显著提高合金的强度。更重要的是，相邻的微米级超晶格晶粒之间因为多元素共分离（multielement cosegregation）而形成了独特的纳米层，从而驱动界面无序化。这一纳米层通过增强位错的迁移来避免脆性颗粒间断裂，赋予材料更优异的延展性能。检测显示，这一超晶格材料在室温下具有高达1.6吉帕的强度以及25%的拉伸延展性。与此同时，在升温的过程中该合金的晶粒粗化现象也极少出现。因此，研究认为设计新型纳米层为优化合金性能提供了新的方法。2020年07月24日，相关成果以题为“Ultrahigh-strength and ductile superlattice alloys with nanoscale disordered interfaces”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 超晶格材料中的纳米尺度无序化界面结构

图2 纳米尺度无序界面的三维组分分布和界面共分离

图3 纳米尺度无序界面的力学性能和热稳定性

图4 弹性形变机制和界面无序延展化

文献链接：Ultrahigh-strength and ductile superlattice alloys with nanoscale disordered interfaces（Science, 2020, DOI: 10.1126/science.abb6830）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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