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西工大團(tuán)隊(duì)在雙相合金強(qiáng)韌化方面研究取得突破性進(jìn)展

發(fā)布時(shí)間:2022-11-04 作者:白婧熠 吳慶峰 馮麗 來源:中國教育新聞網(wǎng)

中國教育報(bào)-中國教育新聞網(wǎng)訊(通訊員 白婧熠 吳慶峰 記者 馮麗)近期,西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院王錦程教授團(tuán)隊(duì)在雙相合金強(qiáng)韌化方面研究取得突破性進(jìn)展,提出了雙相合金的相選擇再結(jié)晶概念,實(shí)現(xiàn)了雙相合金力學(xué)性能的顯著提升。相關(guān)成果發(fā)表在《自然—通訊》上。這一研究成果,讓人類制造出密度低、強(qiáng)度高,且具有良好變形能力的合金材料,不再只是幻想。

一般而言,自然界中存在的材料,要么“強(qiáng)而脆”、要么“軟而韌”,因此,研制出“強(qiáng)且韌”的材料是材料科學(xué)家永恒的追求。西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院王錦程教授團(tuán)隊(duì),在雙相合金中提出的選“相”再結(jié)晶概念,為科學(xué)家們研制出密度低、強(qiáng)度高,且具有良好變形能力的合金材料提供了理論支撐。

“什么是雙相金屬材料?”團(tuán)隊(duì)何峰教授打了個(gè)比方,“我們可以把雙相金屬材料中的兩個(gè)決定其性能的結(jié)構(gòu)(雙相),分別比喻為動(dòng)物的骨骼和肌肉,只有在骨骼強(qiáng)硬、肌肉發(fā)達(dá),且軟組織柔韌的情況下,一個(gè)動(dòng)物才能有很好的運(yùn)動(dòng)能力。”

理論上來講,雙相合金因?yàn)榫邆洹肮趋馈焙汀凹∪狻眳f(xié)調(diào)運(yùn)行的基本要素,因此理應(yīng)具有很好的性能。然而,傳統(tǒng)雙相合金因?yàn)槭苤朴诩庸すに嚨南拗疲p相合金的性能總是與理論設(shè)想中的相去甚遠(yuǎn)。針對(duì)這一難題,團(tuán)隊(duì)提出了一種獨(dú)特的“相”選擇再結(jié)晶概念,讓雙相合金的“骨骼”韌性更高,“肌肉”和“骨骼”的協(xié)調(diào)性更好,從根本上消除“脫臼”的可能性。這種方法首次在共晶高熵合金中實(shí)現(xiàn)了高達(dá)35%的均勻延伸率,并實(shí)現(xiàn)了接近2GPa的斷裂真應(yīng)力。

2019年,團(tuán)隊(duì)提出利用循環(huán)冷變形促進(jìn)選相再結(jié)晶的工藝,顯著提升了雙相材料的共晶高熵合金的拉伸塑性,打破了人們對(duì)共晶合金塑性較差的認(rèn)知。在對(duì)其背后的機(jī)制進(jìn)行了長達(dá)兩年的深入研究和一年的研究驗(yàn)證后,團(tuán)隊(duì)將系列研究成果匯總形成論文,最終在《自然—通訊》上發(fā)表。

“相對(duì)于傳統(tǒng)強(qiáng)韌化方案,團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出的新方法,不僅工藝簡單,更重要的是調(diào)控后的合金強(qiáng)塑性得到了成倍的突破,未來有望在空天防護(hù)、高端裝甲中獲得廣泛應(yīng)用。”王錦程教授說。

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