近日,,廣州大學(xué)物理與材料科學(xué)學(xué)院張濤教授團(tuán)隊(duì),,在新型高強(qiáng)韌中熵合金的超聲輔助制備與機(jī)理研究方面取得了新進(jìn)展,相關(guān)研究成果發(fā)表在金屬材料領(lǐng)域頂刊Scripta Materialia上,。
1 研究背景
近年來,,先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域迅速發(fā)展,但是同時(shí)提高傳統(tǒng)合金的強(qiáng)度和塑性仍然非常具有挑戰(zhàn)性,,而高/中熵合金的出現(xiàn),,為設(shè)計(jì)和制備高強(qiáng)韌合金提供了新的思路,。其中,,單相FCC CoCrNi中熵合金是設(shè)計(jì)高強(qiáng)度和塑性的理想基礎(chǔ)合金,但其屈服強(qiáng)度較低,,難以滿足工程應(yīng)用的需求,。在最近的報(bào)道中,固溶強(qiáng)化,、晶粒細(xì)化,、析出強(qiáng)化、異質(zhì)組織構(gòu)建等方法,,能夠顯著提升 CoCrNi基中熵合金的強(qiáng)度和塑性,。然而,在固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化中,,脆性相的析出往往會惡化合金的塑性,。此外,大多數(shù)強(qiáng)化策略,,特別是通過晶粒細(xì)化和異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建的強(qiáng)化策略,,不可避免地需要采用大變形軋制,然后退火進(jìn)行組織細(xì)化來最終提升中熵合金性能,,這不僅會增加能耗,,而且不利于碳中和。因此,亟需開發(fā)新的制備方法來實(shí)現(xiàn)CoCrNi基中熵合金的強(qiáng)度-塑性的協(xié)同提升,。
2 研究內(nèi)容
為解決上述問題,,張濤教授團(tuán)隊(duì)避開 “軋制+退火”的傳統(tǒng)制備方法,報(bào)道了一種基于超聲振動輔助成形的新方法,,以同時(shí)提高C摻雜CoCrNiC0.1合金的強(qiáng)度和塑性,。通過將超聲振動施加在CoCrNiC0.1合金上并保載25min,合金的屈服強(qiáng)度,、拉伸強(qiáng)度和總伸長率提升至530MPa,、950MPa和36.5%,相比于原始態(tài),,分別提高了77%,、28%和53%。通過對超聲處理后CoCrNiC0.1合金的微觀組織分析,,結(jié)果表明,,超聲振動誘導(dǎo)的細(xì)小Cr7C3網(wǎng)狀碳化物(20μm)的晶內(nèi)析出,是強(qiáng)度-塑性協(xié)同提升的主要原因,。該研究工作為實(shí)現(xiàn)沉淀強(qiáng)化熵合金的強(qiáng)度-塑性協(xié)同提升提供了一條有效的新途徑,。

圖1 (a) 超聲輔助成形裝置示意圖;(b-d) CoCrNiC0.1中熵合金的原始態(tài)形貌,;(e-g) 超聲輔助加載25min后的形貌

圖2 (a) 超聲輔助加載不同時(shí)間后CoCrNiC0.1中熵合金的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線,;(b) CoCrNiC0.1中熵合金的原始態(tài)和超聲加載后的變形機(jī)制
3 研究相關(guān)
張濤教授為論文通訊作者,李足副教授為論文第一作者,。本研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃磁約束核聚變重點(diǎn)專項(xiàng),、廣東省自然科學(xué)基金、廣州大學(xué)-腐蝕與創(chuàng)新研究院基金以及廣州大學(xué)“新材料新裝備新制造”交叉創(chuàng)新平臺的支持,。
論文來源
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359646223003561