董志华课题组等发现报道了Ni-Fe等合金高温塑性变形中的“因瓦”现象

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近日，重庆大学材料科学与工程学院、国家镁合金材料工程技术研究中心董志华副教授与KTH瑞典皇家理工学院Levente Vitos教授团队合作，在美国科学院院报《Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America》(IF=9.41) 上发表题为“Invariant plastic deformation mechanism in paramagnetic nickel–iron alloys”的研究成果，发现报道了Ni-Fe等合金高温塑性变形中的“因瓦”现象，为高性能高温材料的优化设计提供了新的理论依据与途径。重庆大学为第一单位和第一通讯单位，材料科学与工程学院、国家镁合金材料工程技术研究中心董志华副教授为论文的第一作者和共同通讯作者。

图 1 Ni1-cFec合金层错能随合金成分及温度的变化

图2 Ni1-cFec合金层错能温度敏感性随合金成分的变化

       “因瓦”效应是指材料性能不随温度变化的反常物理现象。目前已发现的“因瓦”效应有热膨胀和弹性性能两种，在精密测量、超低温材料等领域有着重要的应用。经过一个多世纪的不断探索，现有观点普遍认为，“因瓦”效应都与温度和有序磁构型之间的相互作用有关，因此，只存在于磁有序合金中。
        在该研究成果中，董志华副教授等应用准确的量子力学模拟方法，在高温磁无序Ni-Fe合金中发现了新的“因瓦”现象，即“因瓦塑性”，表现为在较大成分范围内，材料层错能、塑性变形机制不随温度发生变化的现象(如图1和2)。进一步研究发现，“因瓦塑性”源自密排六方及面心立法结构相互竞争、平衡的作用，可以在无磁的合金材料中发生。该研究成果对认识Ni-Fe合金优异的高温力学性能发挥着重要作用，拓展了人们对“因瓦”现象的认知，为高性能高温材料的优化设计提供了新的理论依据与途径。
       全文链接：https://www.pnas.org/content/118/14/e2023181118


        文章来源：重庆大学
        董志华，重庆大学副教授。主要研究领域是通过多尺度计算和实验表征，研究与发展基于量子力学理论的第一性原理计算方法和新型结构与功能材料。针对新型奥氏体不锈钢、高Mn汽车用钢、Ni-Fe高温合金以及高熵合金等复杂多元合金体系的弹性参数、层错等缺陷形成能、塑性变形机制、组织演变及断裂以及高温磁学性质、磁性-结构相变和磁制冷特性等方面开展了深入的研究。