研究背景
多主元合金（MPEA）作为一类新型高性能材料，近年来引起了广泛关注。尤其是面心立方结构的低层错能多主元合金，由于其优异的断裂韧性，在航空航天、能源和医疗等领域具有巨大的应用潜力。这类合金的断裂韧性与其内部丰富的形变孪晶密切相关。然而，关于形变孪晶如何影响裂纹扩展的微观机制尚不清楚，特别是共格孪晶界在裂纹扩展中的作用机制。研究方法
南洋理工大学和清华大学的高华健院士团队以CoCrFeNi多主元合金为模型材料，结合原位透射电子显微镜纳米力学测试、原子模拟和理论分析，系统地研究了裂纹与孪晶界相互作用的机制。研究亮点
裂纹在扩展过程中与共格孪晶界相互作用，会诱发孪晶界滑移和次生纳米孪晶的形核。这种滑移和形核机制导致裂纹以Z形路径扩展。
次生纳米孪晶可以有效地钝化裂纹尖端，从而提高材料的断裂韧性。
定量分析表明，这种裂纹与孪晶界的相互作用机制可以使材料的裂纹扩展阻力翻倍。
图2. 在预先存在的共格孪晶界附近Z形裂纹扩展的微观机制
研究意义
图3. 沿着初生孪晶界扩展的Z形裂纹的微观结构起源
该论文的共同第一作者是来自南洋理工大学的Zhu Qi和来自新加坡科技研究局的Li Zhi。这项研究工作的通讯作者是来自南洋理工大学和清华大学的高华健院士。高华健院士是国际力学、材料和工程科学领域的顶尖专家。他目前担任清华大学力学与工程交叉院院长。同时也是著名的七院院士：中国科学院外籍院士，美国科学院院士，美国工程院院士，美国人文与科学院院士，德国国家科学院院士，欧洲科学院外籍院士，英国皇家学会院士。Q. Zhu, Z. Li, S. Wei, Y. Zhao, U. Ramamurty, J. Wang, H. Gao, A deformation twin mediated sliding-opening zig-zag fracture mechanism in multi-principal element alloys, Acta Materialia 275 (2024) 120073. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2024.120073.
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本期编译：贺君敬 博士
