科创纳米晶金属材料新突破

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由吉林大学、西安交通大学、悉尼大学、南京理工大学等组成的研究团队,对超高强纳米金属的应变硬化提出了一种新的机制,并依此路径设计了新颖的高性能合金。在这里,我们选择使用单相面心立方(fcc)镍钴(NiCo)固溶体。Ni和Co具有相似的原子尺寸和弹性模量,混合热几乎为零。因此,NiCo固溶体接近于“随机溶液”,对传统的固溶体硬化没有太多期望,这可能会掩盖浓缩合金元素波动的目标效果。由于化学有序区域或第二相的沉淀,Ni-Co系统也没有潜在的并发症,这可能(不利地)影响拉伸延展性。通过这种方式,浓度不均匀性作为与均匀fcc金属的关键区别被分离出来。此外,我们的NiCo溶液将具有接近相等的原子组成。除了这种高浓度溶液已知的明显的统计浓度波动,我们特意使用电沉积作为制造路线,以进一步升级成分波动,不仅在其大小方面,而且在其长度尺度方面(即,匹配位错最有可能响应的特征长度。在这种高度集中的合金中,堆垛层错能(SFE)不是单值属性,而是在空间上随位置变化。将形成异常崎岖的景观以抵抗位错运动,导致位错运动缓慢并在应变时促进位错堵塞。这提高了流动应力和加工硬化率。同时,由于需要激活捕获的位错段,应变率敏感性也增加了。我们的机制同时赋予了额外的应变硬化和应变率硬化,因此在超高流动应力下保持了拉伸延展性。实现这种理想的组合一直是NC金属面临的长期挑战。节选来源:材料学网

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