钟云波团队在高强塑性超细晶共晶高熵合金方面取得突破性进展

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上海大学材料学院长江学者钟云波教授研究团队关于制备高强塑性超细晶共晶高熵合金的最新研究成果，以Enhanced strength–ductility synergy in ultrafine-grained eutectic high-entropy alloys by inheriting microstructural lamellae为题，在国际著名期刊《Nature Communications》（https://doi.org/10.1038/ s41467 -019- 08460-2）上发表。

众所周知，实现金属材料的超高强塑性，对金属材料的服役安全性、长寿命、节能减排等具有重要意义，而如何同时提高金属材料的强塑性，一直是结构材料领域的重大科学问题。共晶高熵合金是近年来新开发的一种合金体系，其丰富的成分和结构变化带来了更广泛的制备原位复合新材料的可能性，为金属材料的微观结构设计和最终性能调控提供了巨大的潜力。钟云波教授研究团队基于铸态的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金，使用简单可工业化的熔炼-轧制-热处理工艺，首次制备出一种遗传铸态共晶层片的超细晶结构--双相异质层片结构，率先实现了共晶高熵合金此前无法同时获得的超优强塑性(屈服强度可达到~1.5 Gpa，同时塑性保持在~16%)。基于相分解效应，所制备的试样展现出一种全新的多级结构异质性。分析表明：力学性能的改善可主要归于结构上的（1）两级约束变形效应以及（2）自生微裂纹捕捉机制。论文首次提出的双相异质层片结构强化机制，为高性能结构材料如高熵合金、轴承钢、工模具钢、高温合金、铝合金、铜合金、钛合金等的强度和塑性提升提供了全新思路。

Editor's Summary：Producing in situ composite materials with superior strength and ductility has long been a challenge. Here, the authors use lamellar microstructure inherited from casting, rolling, and annealing to produce an ultrafine duplex eutectic high entropy alloy with outstanding properties.

该成果由上海大学和美国田纳西大学合作完成，其中上海大学为第一署名单位，上海大学钟云波教授、任维丽教授和田纳西大学Peter K. Liaw教授为共同通讯作者，钟云波教授指导的上海大学18级博士生(博士一年级)时培建同学为第一作者，上海大学材料学院郑天祥博士、任忠鸣教授、侯雪玲教授、田纳西大学高燕飞教授、上海大学微结构中心彭建超实验师、胡鹏飞高级实验师为合作署名作者。这也是上海大学材料学院省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发及应用重点实验室首次在Nature Communications杂志发表论文。这同时也是在徐匡迪院士提出的“聚焦行业今后10-20年中面临关键科学问题展开研究”的战略思想指导下，上海大学冶金学者取得的又一进展。

该工作得到国家科技部十三五重点研发计划重点项目(2016YFB0300401)、国家自然科学基金大科学装置联合基金重点项目(U1732276)和钢铁联合基金重点项目(U1860202)、上海市科学技术委员会重点基础研究项目(No. 15520711000)的资助。

全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-08460-2

https://www.nature.com/articles/s41467-019-08460-2.pdf