上海大学复合材料顶刊：强度高达1.7GPa，延伸率20%！高熵纳米复合材料再获突破！

导读：开发能够实现内在高强度和高延展性的微结构一直是材料科学领域的追求。本文使用放电等离子烧结合成策略高效地制备了由高熵纳米金属间化合物沉淀和高熵纳米级固溶体域组成的双相高熵纳米复合材料，实现了高熵纳米金属间化合物与高熵纳米级固溶体域的*小晶格失配（~0.07%）。所得高熵纳米复合材料表现出高拉伸强度（即断裂强度接近1.7GPa）和大塑性（即均匀伸长率接近20%），研究结果突破了制备纳米结构材料的效率和高性能之间权衡的挑战，从而显著促进了高性能纳米复合材料和先进纳米结构材料的发展。

熵驱动的材料设计理念加速了高熵材料的发展，包括高熵合金、高熵陶瓷，甚至高熵纳米复合材料，且具有广泛的应用和科学研究价值。在这些材料中，高熵纳米复合材料具有增强整体材料选定性能的独特优势。这些增强材料在更广泛的结构和功能应用中具有巨大潜力，例如在汽车和航空航天工业以及许多其他领域。已经开发了多种制造纳米复合材料的策略，包括累积辊压粘合、传统铸造结合后处理以及粉末冶金工艺。

累积滚压工艺可以获得两种金属材料的良好纳米级的复合。然而，对于大多数金属和合金来说，随着晶粒间距减小到纳米级以及屈服后应变软化的出现，强度可能会达到其极限，并且会发生显着的强度-塑性权衡。同样，通过这种方法形成具有复杂形状的块状纳米材料需要额外的密集加工，在某些情况下甚至可能不可行。对于传统的铸造结合后处理工艺，通过在基体中引入沉淀相可以获得纳米级的复合，并有可能突破强化限制和强度-塑性折衷。然而，这种工艺手段较复杂且耗时，制造成本高。更不幸的是，上述这些方法缺乏控制多个域特性的灵活性，这*终使得难以准确地调控材料的性能，例如机械行为。对于粉末冶金工艺，块状纳米复合材料通常通过将纳米填料嵌入到微米尺寸的基质中或直接使用纳米粉末来获得。

机械合金化是制备粉末冶金原料的一种选择，可以得到高质量的纳米合金粉末；然而，该过程复杂且耗时。然而，工业发展因多种原因受到阻碍，包括生产纳米级粉末的高成本和均匀混合纳米粉末的高效加工技术。在大多数报道的工作中，烧结纳米复合材料的微观结构较优，但机械性能仍然不能令人满意且不一致。因此，开发有效且可扩展的微结构解决方案以实现本质上的高强度和高延展性，仍然是一项基本挑战。

在本研究中，来自上海大学的贾延东等人采用放电等离子烧结工艺制备了一种具有多型位错亚结构演变的双相高熵纳米复合材料，该高熵纳米复合材料*终表现出优异的拉伸强度和延展性的协同。本文所述的高熵纳米复合材料中的双相纳米结构在变形过程中具有多种位错亚结构演化，包括位错平面滑移、共面位错阵列、位错墙、微带和固溶体域中的堆垛层错。相关研究以题为“Multi-type dislocation substructure evolution in a high-strength and ductile duplex high-entropy nanocomposites”发表在Composites Part B: Engineering上。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110322

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