中美科學家揭示“百煉鋼”化為“繞指柔”的內(nèi)部機制
中美科學家團隊合作揭示了金屬材料同時具備高強度和高塑性的內(nèi)部機制,這一發(fā)現(xiàn)將為關鍵材料的性能優(yōu)化設計和高性能合金研發(fā)提供支撐。相關成果于北京時間10日在線刊登于《自然》雜志。 近年來科學家們發(fā)現(xiàn),將多種元素等原子比固溶在一起,理論上能夠制得原子排列有序而元素排列無序的高熵合金,部分高熵合金可以同時具備高強度和高塑性,從而打破傳統(tǒng)金屬中“魚與熊掌”難以兼得的困境。 浙江大學材料科學與工程學院、硅材料國家重點實驗室、電子顯微鏡中心張澤院士團隊的余倩教授和美國喬治亞理工學院材料系朱廷教授、加州大學伯克利分校材料系主任羅伯特·里奇教授合作,從解密高熵合金中元素分布入手,揭開了“百煉剛”化成“繞指柔”的奧秘。 高熵合金由多種元素高濃度固溶在一起,晶體結構清楚而原子分布混亂。研究人員通過原子尺度的元素分布表征,發(fā)現(xiàn)高熵合金中的元素出現(xiàn)了獨特的濃度波起伏,各種元素的濃度在晶格間25%到15%的震蕩。 原子的局部不規(guī)則排列被稱為位錯,其存在對材料的物理性能,尤其是力學性能,具有極大的影響。在高倍電鏡下,研究人員看到,高熵合金中一條條的位錯線,好像一浪又一浪的錢塘潮,滾滾向前,并形成了“交叉潮”甚至“回頭潮”。 |