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《Acta Materialia》：3D打印高位錯密度和納米沉淀物共存高熵合金

2022-05-07 13:51:03 作者：材料基來源：材料基分享至：

高熵合金（HEAs）是一種很有前途的新型結構材料，通常由接近等原子比例的多種（五種或更多）元素組成。HEA中的這種化學成分將增加混合構型熵的貢獻，以克服化合物形成的焓，這有利于形成穩定的固溶體相。緩慢的擴散、晶格畸變和雞尾酒效應構成了HEA的其他特征。然而，同時提高HEA的強度和延展性仍然是一個很大的挑戰。

上海大學賈延東團隊采用3D打印技術合成了一種HEA，它可以將高密度位錯網絡結構與高體積分數韌性納米沉淀相結合，形成獨特的位錯沉淀骨架（DPS）結構，表現出優異的強度和拉伸延展性。在我們的3D打印HEA中，DPS結構激活了協同（位錯和沉淀）強化機制，同時Lomer-Cottrell （L-C）鎖、納米空間堆垛層錯（SF）網絡和多個SFs都改善了工作-在高強度的前提下，硬化能力和保證較大的塑性。相關研究成果以“A high-entropy alloy with dislocation-precipitate skeleton for ultrastrength and ductility”為題在金屬頂刊Acta Materialia上發表。

研究人員成功地在高熵合金（HEA）中實現了高密度位錯結構和高體積分數韌性納米沉淀物的組合。這種3D打印的HEA具有新穎的位錯沉淀骨架（DPS）結構和包裹在DPS中的高密度延展性納米沉淀，具有約1.8 GPa的超高拉伸強度和約16%的最大伸長率，超高強度主要來源于位錯-析出協同強化，而大延展性主要來源于多個層錯（SF）結構的演化。DPS不僅可以在應變過程中減緩位錯運動而不完全阻礙其運動，更重要的是，DPS在變形過程中仍然具有良好的結構穩定性，避免了由于邊界處的應力集中而導致的任何過早失效。DPS的形成促進了金屬基3D打印技術在高性能材料制備中的發展，為進一步提高合金性能提供了有效途徑。