如何让目标合金同时具备高强度和高塑性,从而打破传统合金中强度与塑性难以兼得的困境,这是众多科研工作者面临的难题。“异质结构”的提出为打破金属材料强度和塑性不可兼得的桎梏提供了有效的解决方法,异质结构包括片层结构、双相结构、梯度结构以及多相结构等。异质结构材料是一类新型材料,由具有显著不同机械或物理特性的异质区域组成,这些异质区域之间的交互耦合产生了良好的协同效应,从而使得异质结构材料具有传统均质材料无法实现的优异机械性能。如何使目标合金具有异质结构或如何在目标合金内引入异质结构,这对合金制备工艺提出了新的需求。共晶高熵合金(Eutectic high-entropy alloys, EHEAs)结合了共晶合金和高熵合金的优点,即优良的可浇铸性、无偏析/缺陷、以及自生的软硬双相,使得共晶合金在低成本量产化和优异的强度-塑性组合方面具有显著优势,在结构工程领域具有广阔的应用前景。
厦门理工学院青年教师彭思远联合华南理工大学肖志瑜教授和美国麻省大学Wen Chen教授团队利用粉末热挤压技术在AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金中成功引入异质结构,并获得优异的力学性能(抗拉强度约为1.5 GPa;均匀延伸率约为18%)。通过研究进一步揭示了该合金的强塑性机制,这种优异的强度-塑性协同作用源于异质变形诱导(Hetero-deformation induced, HDI)强化。相关工作以题为“High strength and ductility in a dual-phase hetero-structured AlCoCrFeNi2.1 eutectic high-entropy alloy by powder metallurgy” 的研究论文发表在国际期刊Materials Research Letters(中科院1区,IF=8.3)上。厦门理工学院青年教师彭思远和麻省大学博士研究生冯帅为该篇论文的共同一作,华南理工大学肖志瑜教授、麻省大学Wen Chen教授和麻省大学Shuai Guan博士为共同通讯作者,厦门理工学院为*通讯单位。
全文链接:https://doi.org/10.1080/21663831.2024.2332608
综上,本研究通过粉末热挤压工艺和退火处理,成功制备了具有双相异质结构的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金。AE-A600试样屈服强度高的主要原因是FCC相和B2相的细晶强化和纳米相析出强化。在拉伸变形过程中软硬两相相互耦合产生背应力和前应力,两者共同作用产生异变诱导(HDI)应力,导致HDI强化和应变硬化,从而使得AE-A600样品具有优异的加工硬化能力。高强高塑性金属材料在航空航天、汽车等领域具有较大的应用潜力,本研究为制备具有良好强度和延展性的先进金属材料提供了新的方法和思路