研究透视:难熔合金 | Science

文摘   2024-11-24 16:30   上海  


单相体心立方body-centered cubic (bcc) 耐火中熵或高熵合金,可保持高温抗压强度,但拉伸延展性和断裂韧性极低。

近日,美国 加利福尼亚大学伯克利分校(University of California,Berkeley)David H. Cook,Robert O. Ritchie等,劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)Punit Kumar等,在Science上发文,测试了体心立方bcc耐火合金NbTaTiHf,从77到1473开尔文温度时的强度和断裂韧性。
该合金的断裂韧性超过253MPa·M1/2,这归因于在控制裂纹尖端塑性方面,螺型位错和刃型位错的动态竞争所致。尽管螺型位错和混合位错的滑移和交叉促进了控制均匀变形的应变硬化,但具有{110}和{112}滑移面的<111>刃型位错的协调滑移,通过形成扭折带延长了不均匀应变。
这些扭折带,通过沿着较高分辨剪切应力方向,重新定向晶体的微尺度带,从而抑制了应变硬化,并且连续地成核,以适应局部应变,最终将损伤分布远离裂纹尖端。
Kink bands promote exceptional fracture resistance in a NbTaTiHf refractory medium-entropy alloy. 
扭折带提升NbTaTiHf难熔中熵合金的抗断裂性。

图1. Nb45Ta25Ti15Hf15的初始显微组织。 

图2. Nb45Ta25Ti15Hf15的机械性能。

图3. 从77到1473K,Nb45Ta25Ti15Hf15变形机制和断口形貌。

图4: 扭折带和晶格位错。

难熔合金Refractory alloys非常耐热和耐磨,但不具有延展性或抗断裂性。

该项研究发现,一种由铌、钼、钽和铪组成的难熔合金,这是一般趋势的例外。因为该合金形成扭折带,其中晶体旋转适应应变,所以断裂韧性大大增强。高断裂韧性,从低温条件延伸到非常高的温度,使得该合金在宽温度范围内的应用具有吸引力。

文献链接
David H. Cook et al. , Kink bands promote exceptional fracture resistance in a NbTaTiHf refractory medium-entropy alloy. Science 384,178-184 (2024).
DOI:10.1126/science.adn2428
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn2428
本文译自Science。


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