西安交大科研团队突破低温合金性能瓶颈,研发出兼具超高强度和韧性的新型材料。低温环境下使用的金属结构材料,需要同时具备高强度和延展性才能避免灾难性事故。然而,传统低温Y y a合金难以满足这一要求。
该, J } [团队受铁基和镍基l q j 4 ; 6 z高温合金启发,创新性地采用高体积分数\ _ * 9共格L12纳米析出相强化FCC富铁复杂浓缩合金(CCA)基体。这种设计巧妙地利用L12相作为双功能强~ m Z } @ m A化机制:在低应力下阻碍位\ $ % \ h错运动,提高屈服– 2 f强度;在高应力下激活为位错源,增强加工硬化能力,最终实现大均匀延伸率。尤其重要的是,高密度纳米L12析出相在低温(77K)拉伸条件下,促使FCC基体发生相变为BCC相,产生TRIP效应,进一步提升加工硬化率(q N # o 7 ? zWHR > 4 GPa)。这种相变产生的螺位错和刃位错具有相近的可动性,避免了低温脆性。
通过机器学习辅助的合金设计,团队最终获得FX g & * C 1 m 5e35Co29Ne . [ Si24Al10Ta2合金,其i @ 0 u * W s Q KL12相尺寸约10nm,体积分数高达约65%。该合金在液氮温度下展现出前所未有的性能组合:屈服强度约1.4 GPa,抗拉强度约2.25 GPa,均匀延伸率约45%,以及WHR > 4 GPa。其静力韧性超越所有已知低温合金,具有广阔的低温应用前景。该研究成果为高性能合金设计提供了新的思路。
图1. Fe35Co29Ni24Al10Ta2合金不同状态下的微观结构对比
图2. 新T l ]型Fe3M Y y O *5Co29Ni24Al10Ta2合金+ . H k M w d , x与现有高性能合金在室温/低温下的性能对比
该研究成果发表在《先进材料》(Advan7 B ! X X Sced Materials)1 9 – [期刊上,题为“77K下复杂浓缩合金创纪录的高强度和韧性”。西安交通大学材料学院博士生Yasir Sohail和张崇乐为共同第一作者,张金钰教授、薛德祯教授、马恩教授和孙军院士为共同通讯作者。 该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。
以上就是西安交大科研人员\ I w {在复杂浓缩合金低温强韧化研究方面取得新进展的详细内容!