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项目名称:超高韧性高熵合金的本征变形机理研究

 项目第一完成单位:材料科学与工程学院/浙江大学电镜中心 项目负责人:余倩

项目简介

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《周易》有云:“尺蠖之屈,以求信也;龙蛇之蛰,以存身也”。所谓丈夫之志,能屈能伸,坚强与坚韧并存,是历史和现实对一个完美人格的重要要求之一。然完美难以启抵,有宁折不弯那样破坏性的坚强,或低到尘埃里开不出花的苟且,而二者之间的平衡往往是求之不得的。自然之法可谓大同,从对人的品质的要求移接到对我们所研究的材料品质的要求,强和韧的并存同样是一种难以获得从而被苦苦追求的理想状态。

对一种材料而言,韧性是指其抵抗破坏的能力。金属材料作为一种最重要的结构材料,韧性的好坏在材料性能的评估上起着决定性的作用。例如汽车的壳体和骨架材料需要具有高的韧性来保证撞击过程中的稳定性。高韧性一方面需要材料具有很好的塑性来协调变形,另一方面又需要具有高的强度;而这两者在通常的材料中往往是矛盾而不可兼得的,塑性的提高往往导致强度的下降,反之亦然。

有意思的是,近年来发现的CrMnFeCoNi高熵合金可以将强度和塑性完美结合,韧性超过了所有纯金属和金属合金。然而,这种合金高韧性的内在原因却是未解之谜。

通过在透射电镜中对这种高熵合金进行原位拉伸研究,我们系统和深入地研究了这种特殊合金材料的本征变形机理,实现了对其高韧性来源的清晰认识。我们发现其高韧性由两种机制提供,即内增韧和外增韧。由于该种材料总体不全位错的运动活跃,很好的提供了变形能力;而材料中原子高度无序混合又使得局部区域全位错的存在。这些全位错滑移相对困难而阻碍了不全位错的运动,引起强化。此外,在塑性变形末期的裂纹扩展阶段,裂纹前端会形成能够进行孪晶变形从而具有良好强度和塑性的“桥”,通过外增韧的机制很好地阻碍了裂纹的扩展,这些“桥”就像是骨头里连接微裂纹的胶原纤维,提供给材料额外的韧性。 这种现象在金属材料中极为罕见。这种高熵合金高强高断裂韧性的优异性能是两种机制先后协同作用的结果。2015年12月,项目主要结果在《自然通讯》发表,并受到美国能源部的特别报道。

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项目团队

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余倩课题组主要研究方向为先进金属材料的力学性能和变形机理,结合三维缺陷结构表征和原位透射电镜表征研究微观缺陷演化与材料宏观力学性能的关联性。此项目还与美国加州大学伯克利分校的Robert O. Ritchie教授和匹斯堡大学的Scott Mao教授等在数据分析和理论探索方面进行了合作。同时张泽院士在此项目的理论研究方面做出了重要指导。

 

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  • 评论人:胡浩 评论时间:2016-04-19
    13
    评论内容:赞!
  • 评论人:赵昀 评论时间:2016-04-19
    13
    评论内容:非常优秀的老师,请大家支持!
  • 评论人:匿名 评论时间:2016-04-19
    13
    评论内容:善良、优秀、年轻、美丽的科学家!支持!
  • 评论人:郑晓冬 评论时间:2016-04-15
    14
    评论内容:女教授的骄傲!
  • 评论人:匿名 评论时间:2016-04-15
    14
    评论内容:好,支持
  • 评论人:张乐号 评论时间:2016-04-14
    14
    评论内容:课题组强,佩服,已支持
  • 评论人:龙前生 评论时间:2016-04-14
    14
    评论内容:好棒,我之前觉得结构材料的塑形和韧性存在的矛盾无法突破,看来我们材料人在这一方面也还能做很多,赞!
  • 评论人:匿名 评论时间:2016-04-14
    14
    评论内容:支持
  • 评论人:匿名 评论时间:2016-04-14
    13
    评论内容:支持原创性研究成果!
  • 评论人:匿名 评论时间:2016-04-14
    14
    评论内容:支持
  • 评论人:曹庆平 评论时间:2016-04-14
    14
    评论内容:这种超高韧性合金有可能成为未来的结构材料!支持原创性研究成果!
  • 评论人:匿名 评论时间:2016-04-13
    14
    评论内容:支持一下
  • 评论人:汪牡丹 评论时间:2016-04-13
    14
    评论内容:赞!
  • 评论人:夏体锋 评论时间:2016-04-13
    14
    评论内容:厉害,厉害,高大上
  • 评论人:匿名 评论时间:2016-04-13
    14
    评论内容:支持,非常文艺的表达。
  • 评论人:刘小强 评论时间:2016-04-13
    14
    评论内容:漂亮的工作。
  • 评论人:吕达 评论时间:2016-04-13
    14
    评论内容:加油~
  • 评论人:孙杰 评论时间:2016-04-13
    14
    评论内容:造一个,很漂亮的工作
  • 评论人:黄涛 评论时间:2016-04-13
    14
    评论内容:不错的工作。
  • 评论人:张新 评论时间:2016-04-12
    15
    评论内容:非常漂亮的工作!
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