【原】西安交大孙军院士团队《Scripta Materialia》：超强韧中熵合金！

引入夹杂物作为强化相是研制超强韧性金属复合材料的有效方法。然而，广泛使用的高模量硬脆夹杂物，在低模量基体中进行强化时往往会引起异相开裂和塑性降低。

日前，来自西安交通大学孙军院士团队的研究人员，提出了一种新的策略来设计超高韧性异质NiCoCr基中熵合金，该合金结合了高模量但软的等轴晶基体、低模量但硬的纤维b2夹杂相。相关论文以题为Low modulus-yet-hard, deformable multicomponent fibrous B2-phase making a medium-entropy alloy ultra-strong and ductile发表在《Scripta Materialia》。

论文链接：

https:///10.1016/j.scriptamat.2022.115058

研究发现，模量失配可以削弱基体/B2界面对位错进入硬相B2的阻力，从而提高其塑性。同时，较强基体能有效抑制b2在理想强度处成核的裂纹，实现复合材料的大延性和抗断裂性能。根据应力转移理论，设计的与纤维b2夹杂有关的合金的断裂行为是合理的。这项工作为利用理想强度的低模量硬夹杂物设计高性能多组分合金甚至金属复合材料提供了新的途径。

图1 由B2和FCC相组成的Al10Ta2 MEA在均质化处理(HT)和热轧(HR)状态下的双相结构。

图2 (a-c) HT和(d-g) HR状态Al10Ta2合金的显微组织特征。

图3 双相Al10Ta2 MEA合金和单相基体合金的拉伸力学行为

图4 失效HR Al10Ta2 MEA的典型变形组织。

图5 变形后期的MEA损伤典型显微结构图像和微裂纹特征的micro-CT表征

综上所述，通过充分利用低模量但坚硬、可变形的B2夹杂物在理想强度下断裂，可以强化非均相Al10Ta2中熵合金，从而获得超高强度和优异的抗断裂性能。具有高抗滑移性和高界面结合强度的异质相边界，不仅强烈影响非连续b2增强碳纤维复合材料的塑性，也决定了金属基复合材料的强度。这种非均相结构MEAs的设计策略为开发具有超高强度、充分延展性和良好损伤容限的新型多主体合金或金属基复合材料提供了机会。