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专题 | 一种高性能超低温材料:高熵合金
2019-07-23 16:33:23 作者:本网整理 来源:《腐蚀防护之友》

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美国国家航空航天局发射的好奇号、洞察号火星探测器和洞察号传回地球的第一张图片

 

SCIENCE CHINA Materials 近期在线发表的一篇论文深入研究了 CoCrFeNi 高熵合金的超低温服役行为,发现液氦环境下孪晶主导的变形机制引发了锯齿流变行为,变形孪晶和相变行为的共同作用导致了其优异的力学性能。


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聚变反应堆装置示意图

 

超低温材料在深空探测、应用超导和气体工业领域有诸多应用。随着聚变反应堆领域和空间技术的进步,针对高性能低温材料的需求越来越迫切。高熵合金作为多主元合金(多种合金元素等比例或近似等比例组成)的代名词,近些年引起研究人员的广泛关注。由于其合金设计理念的不同,高熵合金被认为具有突破传统材料诸多性能极限的潜力。


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CoCrFeNi高熵合金的拉伸应力应变曲线

 

该文详细研究了具有面心立方结构的 CoCrFeNi 高熵合金的超低温服役行为,结果显示该合金在极低温环境下,能够保持高强度和极优异的韧性。 ▼归根结底,这些优异的综合性能源于多组元合金极低的层错能,使变形孪晶在超低温环境下大量出现,进而导致材料在极限温度下保持高强高韧的特点。另外,研究还发现该合金在超低温环境准静态拉伸时表现出 FCC-HCP 相变行为,说明在极低温且高应力状态下,HCP 结构的 CoCrFeNi 合金比 FCC 结构更稳定,加深了我们对高熵合金相稳定性的认识。除此之外,高熵合金在液氦温区拉伸时出现了锯齿流变行为,作者认为这种特异性的现象是由孪晶主导的变形机制引起的,且相变行为的出现导致了该锯齿行为不稳定。

 

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不同金属材料在4.2 K时的拉伸强度-延伸率图

 

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