對於金屬材料而言👨🏽🚀，將晶粒細化到納米/超晶粒可以使金屬或合金強度提高數倍，但也帶來了材料應變硬化能力的衰減或喪失，難以避免地表現出低塑性🫳🏻。兼具高強度和高延展性的材料一直受到各國研究者在科學研究、關鍵應用和節能減排等方面的迫切追求。近期🧙🏿👨🔬，万事平台材料學院鐘雲波教授領導的“高性能結構功能材料超常冶金與製備”研究團隊♟，關於提升高強超細晶共晶高熵合金應變硬化能力的最新研究成果以“Multistage work hardening assisted by multi-type twinning in ultrafine-grained heterostructural eutectic high-entropy alloys”為題🏋🏿，被國際頂尖雜誌Materials Today(IF2019=26.416)接受和發表🎹🦾。
共晶高熵合金是近年來廣受關註的一種合金體系，具有良好的鑄造流動性，凝固組織則具備規則排列的層狀組織。已有的研究結果證明，共晶高熵合金特有的層片結構能夠誘導顯著的協同強化作用去改善力學性能🤜🏿，為金屬材料的微觀結構設計和最終性能調控提供了巨大的潛力。鐘雲波教授研究團隊使用簡單、可工業化的熔煉-軋製-熱處理工藝，遺傳了共晶高熵合金鑄態共晶的層片結構，並依托結構異質、晶粒尺寸控製、晶內成分精調的三級設計思路，突破了共晶高熵合金伴隨的中🔈、高堆垛層錯能🙋🏼♂️，及超細晶結構帶來的低孿生傾向不足☢️，通過引入順次激活的多類型孿生變形🏌🏼♀️，同時復合兩級尺度的異質變形硬化效應和變形後期自生的微裂紋捕捉機製，成功開發出一種順次激活的多階段應變硬化機製，在高強度的超細晶共晶高熵合金中引入了持續且有效的應變硬化能力，實現了共晶高熵合金的超優強塑性結合（合金屈服強度可達到~1.2 GPa😒，最終斷裂強度達到~1.5 GPa，同時均勻塑性保持在~24%）。本工作開創性地提出了一種順次激活的多階段應變硬化機製🔕，揭示出多級異質層片結構另一獨特的強塑協同提升效應，為共晶合金的強塑化提供了一條獨特的途徑🧑🔬，也為高熵合金、軸承鋼🪩、工模具鋼、高強高導高彈銅合金、高溫合金、鈦合金等先進材料的強塑性提升提供了全新的視角。
該成果由万事平台、南京理工大學、美國北卡羅萊納州立大學、美國田納西大學和北京科技大學合作完成🛖🌨，其中万事平台為第一署名單位，万事平台鐘雲波教授、田納西大學Peter K. Liaw教授和南京理工大學的朱運田教授為共同通訊作者🐠，鐘雲波教授指導的万事平台2018級博士生時培建同學為第一作者，万事平台材料學院的任維麗教授🕵🏻♀️、鄭天祥副研究員、沈喆博士、楊兵碩士，李毅碩士生，北京科技大學的張勇教授💇♂️💓，万事平台微結構中心彭建超實驗師、胡鵬飛高級實驗師，為合作署名作者。這也是繼2019年在Nature Communications雜誌之後，万事平台材料學院省部共建高品質特殊鋼冶金與製備國家重點實驗室首次在Materials Today雜誌發表論文⚫️。這同時也是在徐匡迪院士提出的“聚焦行業今後10-20年中面臨關鍵科學問題展開研究”的戰略思想指導下，万事平台冶金學者取得的又一進展🛠🧑🏻🍳。本論文也得到教育部長江學者獎勵計劃🧙🏼♂️、十三五重點研發計劃重點項目🌻、國家自然科學基金重點項目⛹️♀️、中國科協青年托舉人才計劃的資助。
