中国科学院武晓雷在Nature Materials（IF=41）上发表的第4篇论文
论论资讯 ｜ 2024-04-21 ｜
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Nature Materials
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Harnessing instability for work hardening in multi-principal element alloys
Xu B.; Duan H.; Chen X.; Wang J.; Ma Y.; Jiang P.; Yuan F.; Wang Y.; Ren Y.; Du K.; Wei Y.; Wu X.
Published：2024-01-01
DOI：10.1038/s41563-024-01871-7
在传统金属结构材料中，强度与延展性之间的权衡一直是一个难题，而在多主元素合金中也不例外。特别是在超高屈服强度下，塑性不稳定性，即颈缩，会过早发生，因此延展性几乎完全消失。这是由于在拉伸变形的最初阶段，位错的生成和积累变得越来越困难，从而使得传统的位错加固变得不够。这种问题一直困扰着研究者，如何解决这一矛盾成为当前研究领域的主要挑战。
研究内容
《自然材料》杂志上发表的一篇论文提出了一种新的方法，通过利用颈缩现象来实现多主元素合金的工作硬化。研究表明，在VCoNi多主元素合金中，通过Lüders带作为初始拉伸响应，引发带前部的局部颈缩，产生三轴应力和应变梯度，从而促进位错的快速增殖。这导致了森林位错加固，以及由位错与局部化学有序区域相互作用产生的额外工作硬化。这种双重工作硬化结合在一起，不仅能够抑制和稳定颈缩，还能促进均匀变形。因此，在室温和低温下，实现了约20%的延展性和2 GPa的屈服强度。这些发现为克服超高屈服强度下的强度-延展性矛盾提供了一种控制不稳定性的范例，实现了卓越的强度和延展性协同作用。
研究意义
这项研究的创新之处在于提出了一种新的方式来解决金属材料中的强度-延展性矛盾问题，为多主元素合金的工作硬化提供了新思路。通过控制颈缩现象，实现了强度和延展性之间的平衡，为材料科学领域带来了重要的启示。这项研究成果有望为未来金属材料的设计和应用提供重要参考，为工程领域的发展带来新的可能性。
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