專題 | 一種高性能超低溫材料:高熵合金
2019-10-08 11:19:49 作者:本網整理 來源:《腐蝕與防護之友》 分享至:

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美國國家航空航天局發射的好奇號、洞察號火星探測器和洞察號傳回地球的第一張圖片

 

SCIENCE CHINA Materials 近期在線發表的一篇論文深入研究了 CoCrFeNi 高熵合金的超低溫服役行為,發現液氦環境下孿晶主導的變形機制引發了鋸齒流變行為,變形孿晶和相變行為的共同作用導致了其優異的力學性能。


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聚變反應堆裝置示意圖

 

超低溫材料在深空探測、應用超導和氣體工業領域有諸多應用。隨著聚變反應堆領域和空間技術的進步,針對高性能低溫材料的需求越來越迫切。高熵合金作為多主元合金(多種合金元素等比例或近似等比例組成)的代名詞,近些年引起研究人員的廣泛關注。由于其合金設計理念的不同,高熵合金被認為具有突破傳統材料諸多性能極限的潛力。


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CoCrFeNi高熵合金的拉伸應力應變曲線

 

該文詳細研究了具有面心立方結構的 CoCrFeNi 高熵合金的超低溫服役行為,結果顯示該合金在極低溫環境下,能夠保持高強度和極優異的韌性。 ▼歸根結底,這些優異的綜合性能源于多組元合金極低的層錯能,使變形孿晶在超低溫環境下大量出現,進而導致材料在極限溫度下保持高強高韌的特點。另外,研究還發現該合金在超低溫環境準靜態拉伸時表現出 FCC-HCP 相變行為,說明在極低溫且高應力狀態下,HCP 結構的 CoCrFeNi 合金比 FCC 結構更穩定,加深了我們對高熵合金相穩定性的認識。除此之外,高熵合金在液氦溫區拉伸時出現了鋸齒流變行為,作者認為這種特異性的現象是由孿晶主導的變形機制引起的,且相變行為的出現導致了該鋸齒行為不穩定。

 

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不同金屬材料在4.2 K時的拉伸強度-延伸率圖

 

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