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“三高”新型金属间化合物材料问世

2020-07-28 中国科学报 张双虎
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  近日,香港城市大学博士后杨涛、赵怡潞等在中国工程院外籍院士刘锦川指导下,基于“晶界纳米无序化”的设计思路,开发出一种高强度、高塑性、高热稳定性的新型金属间化合物材料,相关研究在《科学》上发表。这种新型的合金设计策略有望创造更加优异的综合性能,在航空航天、汽车、核能、化学工程等领域得到广泛应用。

  随着人类奔月探火,对高强度、高韧性、耐高温材料的需求也越来越迫切。过去几十年里开发的大多数金属间化合物以二元合金系为主,其在室温下往往表现出非常突出的强度和塑性矛盾。设计出一种兼具高强度、高塑性、高热稳定性的新型金属间化合物合金,成为目前合金设计的严峻挑战。

  “我们通过在多组元金属间化合物体系中引入独特的‘晶界纳米无序层’,形成晶内有序而晶界无序的复合结构,获得了高强度、高韧性和高热稳定性的综合性能。”杨涛告诉《中国科学报》。

  研究人员跳出传统的高温金属间化合物合金的设计策略,专注于纳米级的界面无序,这为调整微观结构提供了一个全新方向。他们协同调节大块有序合金的结构和化学特征,从而实现卓越的机械性能和特殊的热稳定性。在电弧熔炼和热机械加工时,他们在合金中加入少量的硼,开发出由无序界面纳米层组成的“晶界纳米无序层”包裹有序超晶格晶粒的复合结构。这大大提高了材料的延展性,并有助于大幅降低高温条件下的晶粒粗化。

  这种独特的“晶界纳米无序层”结构与理念有望应用于更多的合金体系,尤其是多组元金属间化合物合金系,为新型高强、高韧、耐高温的结构材料及合金的开发提供全新的设计思路。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.abb6830

打印 责任编辑:侯茜
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