西工大團(tuán)隊(duì)在雙相合金強(qiáng)韌化方面研究取得突破性進(jìn)展

中國教育報(bào)-中國教育新聞網(wǎng)訊（通訊員 白婧熠 吳慶峰 記者 馮麗）近期，西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院王錦程教授團(tuán)隊(duì)在雙相合金強(qiáng)韌化方面研究取得突破性進(jìn)展，提出了雙相合金的相選擇再結(jié)晶概念，實(shí)現(xiàn)了雙相合金力學(xué)性能的顯著提升。相關(guān)成果發(fā)表在《自然—通訊》上。這一研究成果，讓人類制造出密度低、強(qiáng)度高，且具有良好變形能力的合金材料，不再只是幻想。

一般而言，自然界中存在的材料，要么“強(qiáng)而脆”、要么“軟而韌”，因此，研制出“強(qiáng)且韌”的材料是材料科學(xué)家永恒的追求。西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院王錦程教授團(tuán)隊(duì)，在雙相合金中提出的選“相”再結(jié)晶概念，為科學(xué)家們研制出密度低、強(qiáng)度高，且具有良好變形能力的合金材料提供了理論支撐。

“什么是雙相金屬材料？”團(tuán)隊(duì)何峰教授打了個比方，“我們可以把雙相金屬材料中的兩個決定其性能的結(jié)構(gòu)（雙相），分別比喻為動物的骨骼和肌肉，只有在骨骼強(qiáng)硬、肌肉發(fā)達(dá)，且軟組織柔韌的情況下，一個動物才能有很好的運(yùn)動能力?！?/p>

理論上來講，雙相合金因?yàn)榫邆洹肮趋馈焙汀凹∪狻眳f(xié)調(diào)運(yùn)行的基本要素，因此理應(yīng)具有很好的性能。然而，傳統(tǒng)雙相合金因?yàn)槭苤朴诩庸すに嚨南拗?，雙相合金的性能總是與理論設(shè)想中的相去甚遠(yuǎn)。針對這一難題，團(tuán)隊(duì)提出了一種獨(dú)特的“相”選擇再結(jié)晶概念，讓雙相合金的“骨骼”韌性更高，“肌肉”和“骨骼”的協(xié)調(diào)性更好，從根本上消除“脫臼”的可能性。這種方法首次在共晶高熵合金中實(shí)現(xiàn)了高達(dá)35%的均勻延伸率，并實(shí)現(xiàn)了接近2GPa的斷裂真應(yīng)力。

2019年，團(tuán)隊(duì)提出利用循環(huán)冷變形促進(jìn)選相再結(jié)晶的工藝，顯著提升了雙相材料的共晶高熵合金的拉伸塑性，打破了人們對共晶合金塑性較差的認(rèn)知。在對其背后的機(jī)制進(jìn)行了長達(dá)兩年的深入研究和一年的研究驗(yàn)證后，團(tuán)隊(duì)將系列研究成果匯總形成論文，最終在《自然—通訊》上發(fā)表。

“相對于傳統(tǒng)強(qiáng)韌化方案，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出的新方法，不僅工藝簡單，更重要的是調(diào)控后的合金強(qiáng)塑性得到了成倍的突破，未來有望在空天防護(hù)、高端裝甲中獲得廣泛應(yīng)用?！蓖蹂\程教授說。