专题 | 华南理工制备出目前断裂强度最高的高熵合金, 成果在Science子刊发表
2019-07-29 15:01:10
作者:本网整理 来源:《腐蚀防护之友》
金属材料对于现代社会的意义,就如同骨骼对于人体,是支撑起人类文明的脊梁。如何提高金属结构材料的强度一直是研究者关注的焦点。高熵合金打破传统金属以单一元素作为主元的限制,展现出独特的力学和物理性能,是近年来金属材料领域研究热点之一。其成分的可设计性和可调节性有利于形成特殊的微观组织结构,进而获得超高的强度。
论文发表在Science Advances上
10 月 12 日,Science 杂 志 子 刊Science Advances 在 线 发 表 题 为“Ahigh-entropy alloy with hierarchicalnanoprecipitates and ultrahigh strength”(一种具有多级纳米析出和超高强度的高熵合金)的研究论文。华南理工大学金属材料制备成形及装备研究所陈维平教授与加州大学欧文分校 Enrique J.Lavernia 教授为共同通讯作者,陈维平教授 2015 届博士付志强为第一作者。该研究以华南理工大学(第一单位)广东省金属新材料制备与成形重点实验室和加州大学欧文分校为依托,完成了材料的制备、性能测试与表征。
该研究利用高熵合金设计理念,采用近净成形工艺,短流程制备出一种具有多级共格析出纳米颗粒增强的块体高熵合金。单一主元的传统金属材料结构(例如:镍基高温合金),通常只能获得一级析出相。而高熵合金成分的多主元性,使其析出相通常也表现出多主元的成分特性。通过巧妙的成分设计和恰当的制备工艺,便能在该类合金的析出相上再析出更加细小的纳米析出相,最终形成多级纳米析出相,进而极大地发挥析出强化效果。该研究所制备 Fe 25 Co 25 Ni 25 Al 10 Ti 15 高熵合金展现出超高的室温拉伸性能,其断裂强度高达2.52GPa,是目前断裂强度最高的高熵合金。该新型高熵合金获得超高强度的原因,不仅是因为极大地发挥了析出强化效果,还有晶界强化和硬质 bcc 相的辅助作用。该研究中所阐述的多级纳米析出强化理论也为今后新型高强韧合金的设计,提供了新的思路。
多级纳米析出相的示意图与透射电镜照片
陈维平教授先后主持和承担各类科研项目 37 项,发表 SCI/EI 收录论文 200余篇,获国家级科技进步奖 2 项,省部级科技进步奖 7 项。付志强博士在我院攻读博士学位期间,在 Acta Mater.,Scri. Mater.,Mater. Des.,Mater. Sci.Eng.A.,J.Alloys Compd. 等专业 top 期刊上发表第一作者或通讯作者论文 20余篇,并担任上述国际期刊的审稿人,先后获得机械与汽车工程学院“全国百篇优秀博士学位论文培育对象”特别奖学金,华南理工大学第五届 (2013) “十大学术之星”等。2016 年 1 月至今,付志强博士在加州大学欧文分校Enrique J.Lavernia 教授课题组从事博士后研究。
该工作得到了广东省金属新材料制备与成形重点实验室开放基金及美国相关研究基金的资助。
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