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哈尔滨工业大学Acta丨：新型分级核壳结构，高熵金属间化合物突破强-塑极限！

材料学网 · 公众号 · · 2025-03-08 19:53

正文

                    
                        对优异的强度 - 延展性协同效应的不懈追求推动了先进结构材料的快速发展。众所周知，强度与延展性之间的权衡取舍困境是探索新材料时面临的严峻挑战，而拥有高强度与大延展性良好结合的材料，对于提高工程可靠性和能源效率而言是极为迫切需要的。

具有核壳结构的高熵金属间化合物（ HEI ）的开发，有望解决强度与延展性之间的矛盾难题。

【成果速览】

近日， 哈尔滨工业大学孔凡涛教授等人联合北京航材院以及新西兰怀卡托大学 在铸态高熵金属间化合物中成功引入了稳定的双尺度L1₂型有序核，制备出一种新型的具有分级核壳结构的L1 ₂ 型高熵金属间化合物 Ni₅₀Co ₂ ₅Cr ₉ . ₅ Al ₉ Ti ₅ Ta₁. ₅ 。由局部成分偏析所导致的分级核壳结构，实现了优异的强度与延展性协同效应，其 屈服强度、抗拉强度和均匀延伸率分别约为1000MPa、1250MPa和约12%。 该研究表明，其出色的强度归因于显著的微观尺度沉淀强化以及额外的多级异质变形诱导（HDI）强化。此外，优秀的延展性则源于活跃的位错运动以及显著的应变硬化能力，作者还仔细研究了微观尺度上以层错（SFs）为主导的变形机制以及宏观尺度上的断裂机制。

这项工作的目的不仅在于提高铸态L1₂型HEI的力学性能，更重要的是建立起分级核壳结构与力学性能、变形行为以及断裂机制之间的联系，从而为探索新型先进的铸态结构材料指明新方向。

相关成果以「 Superior strength-ductility synergy in novel as-cast L1 ₂ -type HEI Ni₅₀Co ₂ ₅Cr ₉ . ₅ Al ₉ Ti ₅ Ta₁. ₅ with h ierarchical core-shell structure 」为题刊登在 Acta Materialia 上。

【数据概况】

图1. 该铸态合金的创新性分级核壳结构。

图2. 该铸态合金的X射线衍射（XRD）结果： a 在10°至90°范围内的XRD图谱，显示出单一的面心立方（FCC）/L1 ₂ 相； b 对应于（200）衍射峰的解卷积图谱。

图3.

哈尔滨工业大学Acta丨：新型分级核壳结构，高熵金属间化合物突破强-塑极限！

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