Forskere præsenterer ny strategi for at udvide duktiliteten i en enfaset legering

Samtidig høj styrke og stor duktilitet er altid ønskelig for metalliske materialer. Imidlertid, mens styrken af ​​metaller og legeringer nemt kan øges med fem til 15 gange gennem simpel plastisk deformation eller kornforfining ned til nanoskalaen, styrkeforøgelsen er normalt ledsaget af et drastisk tab af ensartet duktilitet. Duktiliteten afhænger stærkt af arbejdshærdningsevnen, som bliver svag i materialer med høj styrke, især i et enfaset materiale.

Udgivelse online i PNAS , forskergruppen af ​​prof. WU Xiaolei ved det kinesiske videnskabsakademi, i samarbejde med Prof. En Ma ved Johns Hopkins University, OS., har demonstreret en strategi til at udnytte en dynamisk forstærket multilevel heterogen kornstruktur (HGS). De demonstrerede adfærden af ​​en sådan HGS ved at bruge den ansigtscentrerede kubiske CrCoNi medium-entropi-legering (MEA) som et modelsystem.

Rygspændingshærdning er normalt ikke tydelig i enfasede homogene korn. For at overvinde dette, videnskabsmændene skabte med vilje en usædvanlig heterogen kornstruktur. De udnyttede MEA'ens lave stablingsfejlenergi, som letter dannelsen af ​​tvillingevævede nanokorn og stablingsfejl under trækbelastning, dynamisk forstærkning af heterogeniteten i farten.

For den resulterende ekstreme HGS, rygspændingshærdning kan gøres usædvanlig stærk og vedligeholdes til store trækspændinger efter at have givet efter ved gigapascal spænding i fravær af heterogeniteter fra enhver anden fase. Specifikt, ved brug af koldvalsning og rekrystallisationsudglødning, forskerne konstruerede dygtigt en HGS med tre-niveau kornstørrelser (mikrometer, submikron, og nanometer), på tværs af hvilken spændings- og belastningsopdeling opstår, når HGS er plastisk deformeret.

Nye nano-korn dannes ved kornhjørner på grund af de større spændinger der. Denne dynamiske kornforfining, svarende til TWIP-effekten og TRIP-effekten, bidrager til at hærde ryggens stress, som viser sig at være den største i alle de indtil videre rapporterede legeringer.

Denne HGS opnår i en enkelt fase, simple-structured (FCC) legering en styrke-duktilitet kombination, der normalt ville kræve komplekse heterogeniteter såsom i flerfaset stål.