北京科技大學(xué)新金屬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合金設(shè)計(jì)與模擬梯隊(duì)呂昭平、吳淵教授團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)合作者在《Nature Communications》上發(fā)表題為“Elastic strain-induced amorphization in high-entropy alloys”的文章。 彈性穩(wěn)定性是晶體固體對(duì)外部刺激的結(jié)構(gòu)響應(yīng)的基礎(chǔ),包括熔化、初期塑性和斷裂。這項(xiàng)工作中,北京科技大學(xué)呂昭平課題組與浙江大學(xué)聯(lián)合提出,利用原位力學(xué)測試和透射電子顯微鏡的原子分辨率表征,研究一系列高熵合金(HEAs)的彈性穩(wěn)定性。在拉伸載荷作用下,當(dāng)彈性應(yīng)變達(dá)到~10%時(shí),HEA晶格的有序性突然消失。這種彈性應(yīng)變誘導(dǎo)的非晶化,與先前報(bào)道的位錯(cuò)介導(dǎo)的彈性不穩(wěn)定和缺陷積累介導(dǎo)的非晶化形成對(duì)比。結(jié)合第一性原理計(jì)算和原子分辨率化學(xué)映射,發(fā)現(xiàn)彈性應(yīng)變誘導(dǎo)的非晶化與HEAs的局部原子環(huán)境不均勻性導(dǎo)致的位錯(cuò)成核抑制密切相關(guān)。本項(xiàng)研究結(jié)果詮釋了彈性不穩(wěn)定性和初期塑性等物理力學(xué)現(xiàn)象的基本性質(zhì)。 TiHfZrNb試樣的彈性應(yīng)變誘導(dǎo)非晶化 主元素?cái)?shù)不同的樣品,應(yīng)變致晶格演化 HEAs中的局部不均勻性 三元TiZrNb合金,原子尺度元素分布分析 本研究揭示了在約10%的彈性應(yīng)變下,高熵合金晶格會(huì)經(jīng)歷非晶化轉(zhuǎn)變。這種非晶化過程與傳統(tǒng)的位錯(cuò)介導(dǎo)的塑性變形不同,為高熵合金的力學(xué)行為提供了新視角。研究還發(fā)現(xiàn),合金中主要元素的數(shù)量是觸發(fā)非晶化的關(guān)鍵因素,且合金的局部原子環(huán)境不均勻性是抑制位錯(cuò)形核的主要原因。這些發(fā)現(xiàn)不僅增進(jìn)了對(duì)高熵合金彈性不穩(wěn)定性的理解,也為設(shè)計(jì)新型高性能合金材料提供了新思路。
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