近日，33474蒙特卡罗活动大厅物理与材料科学学院张涛教授团队，在新型高强韧中熵合金的超声辅助制备与机理研究方面取得了新进展，相关研究成果发表在金属材料领域顶刊Scripta Materialia上。

1 研究背景

近年来，先进结构材料领域迅速发展，但是同时提高传统合金的强度和塑性仍然非常具有挑战性，而高/中熵合金的出现，为设计和制备高强韧合金提供了新的思路。其中，单相FCC CoCrNi中熵合金是设计高强度和塑性的理想基础合金，但其屈服强度较低，难以满足工程应用的需求。在最近的报道中，固溶强化、晶粒细化、析出强化、异质组织构建等方法，能够显著提升 CoCrNi基中熵合金的强度和塑性。然而，在固溶强化和析出强化中，脆性相的析出往往会恶化合金的塑性。此外，大多数强化策略，特别是通过晶粒细化和异质结构构建的强化策略，不可避免地需要采用大变形轧制，然后退火进行组织细化来最终提升中熵合金性能，这不仅会增加能耗，而且不利于碳中和。因此，亟需开发新的制备方法来实现CoCrNi基中熵合金的强度-塑性的协同提升。

2 研究内容

为解决上述问题，张涛教授团队避开 “轧制+退火”的传统制备方法，报道了一种基于超声振动辅助成形的新方法，以同时提高C掺杂CoCrNiC0.1合金的强度和塑性。通过将超声振动施加在CoCrNiC0.1合金上并保载25min，合金的屈服强度、拉伸强度和总伸长率提升至530MPa、950MPa和36.5%，相比于原始态，分别提高了77%、28%和53%。通过对超声处理后CoCrNiC0.1合金的微观组织分析，结果表明，超声振动诱导的细小Cr7C3网状碳化物（20μm）的晶内析出，是强度-塑性协同提升的主要原因。该研究工作为实现沉淀强化熵合金的强度-塑性协同提升提供了一条有效的新途径。

图1 (a) 超声辅助成形装置示意图；(b-d) CoCrNiC0.1中熵合金的原始态形貌；(e-g) 超声辅助加载25min后的形貌

图2 (a) 超声辅助加载不同时间后CoCrNiC0.1中熵合金的拉伸应力-应变曲线；(b) CoCrNiC0.1中熵合金的原始态和超声加载后的变形机制

3 研究相关

张涛教授为论文通讯作者，李足副教授为论文第一作者。本研究得到了国家重点研发计划磁约束核聚变重点专项、广东省自然科学基金、33474蒙特卡罗活动大厅-腐蚀与创新研究院基金以及33474蒙特卡罗活动大厅“新材料新装备新制造”交叉创新平台的支持。

论文来源

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359646223003561