高强塑梯度纳米位错结构高熵合金研究取得重要进展

科技日报记者 郝晓明

记者从中国科学院金属研究所获悉，沈阳材料科学国家研究中心卢磊研究员团队与国外合作者在高熵合金综合性能与独特变形机制研究方面取得重要进展，相关研究结果于9月23 日在《科学》周刊上在线发布。

长期制约传统金属结构材料发展的“强度-塑性”倒置关系在高熵合金中普遍存在，其原因是其塑性变形机制往往被认为与传统金属材料并无本质差别。因此，迫切需要借助新颖的微观结构构筑来揭示高熵合金是否具有独特变形机制，以丰富金属材料的有效强韧化策略。

中科院金属所研究人员通过一种简单、高效的小角度往复扭转梯度塑性变形技术，保持Al0.1CoCrFeNi高熵合金棒材样品中的初始晶粒大小，但在晶粒内部成功引入百纳米尺度位错胞稳定结构，并实现了位错胞结构从样品表面至芯部的梯度序构分布和可控制备。拉伸结果表明：梯度位错胞结构不仅显著提高材料屈服强度，同时还使其保持良好的塑性和稳定的加工硬化。梯度位错结构高熵合金的强塑积-屈服强度匹配明显优于文献报道中相同成分的均匀或梯度结构材料。同时，进一步揭示了高熵合金特有的层错强韧化变形机理，这种层错强化完全不同于传统结构材料的全位错强化，而与高熵合金中空间波动的低层错能、纳米尺度位错胞结构以及梯度序构效应引起的复杂应力场密不可分。

该研究表明简单、易行的往复扭转梯度塑性变形技术可广泛用于梯度结构材料的构筑与制备，具有重要的基础研究和应用价值。