北理工材料學院在《自然·通訊》發(fā)表超高強高熵合金研究成果
發(fā)布日期：2018-10-12 供稿：材料學院 薛云飛
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日前,，北京理工大學材料學院王富恥、王魯教授團隊,，薛云飛課題組在國際頂級學術(shù)期刊《Nature Communications》上發(fā)表了題為《High-content ductile coherent nanoprecipitates achieve ultrastrong high-entropy alloys》的研究論文,。該研究創(chuàng)新了高熵合金設(shè)計理念，利用不同強化機理,，開發(fā)出了超強高熵合金,。
現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭具有空間廣闊、高速度,、全天候,、全時域、強毀傷等特點,，先進武器裝備對材料性能提出了更高的要求,，開發(fā)超高強韌的新型合金是增強武器裝備毀傷與防護能力、實現(xiàn)武器裝備輕型化設(shè)計,、提高運載平臺靈活性,、提升惡劣環(huán)境可靠性的關(guān)鍵途徑之一。高熵合金是近年來金屬材料領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)之一。與傳統(tǒng)金屬材料主要以一種元素為主不同（如鈦合金和鋼鐵）,，高熵合金通常包含至少四種比例相近的合金元素,，其獨特的合金設(shè)計理念可以體現(xiàn)出多種元素的集體效應(yīng)，往往具有新穎的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的綜合性能,，已經(jīng)受到航空航天,、船舶、核能,、汽車及電子等關(guān)鍵領(lǐng)域的廣泛關(guān)注,。然而，由于設(shè)計理念的限制,，現(xiàn)有高熵合金強度難以進一步獲得有效提升,，直接制約其工程應(yīng)用。
圖 合金獨特的調(diào)幅納米結(jié)構(gòu)
圖 與已報道高熵合金力學性能對比
為了進一步提升高熵合金的強度,，同時還保有足夠的韌性及高熵合金獨特的優(yōu)勢,，研究團隊經(jīng)過長期攻關(guān)，創(chuàng)新合金設(shè)計理念,，成功在高熵合金中引入大量納米強化相并獲得一種獨特的納米調(diào)幅結(jié)構(gòu),。該結(jié)構(gòu)可通過多重機制，提供有效強化,，貢獻超過560%的強度增加,。
這一新型超高強高熵合金不僅具有超高的強度（1.9GPa，接近傳統(tǒng)鈦合金的兩倍）和良好塑性,，還具有比傳統(tǒng)鋼鐵材料密度低,、耐蝕性好等優(yōu)勢，能滿足先進武器裝備對材料性能的苛刻需求,，展現(xiàn)出切實的應(yīng)用潛力,。
這一原創(chuàng)性成果在極大提升高熵合金強度的同時，仍能保持良好的塑性和加工硬化能力,，不但大幅度提高高熵合金的綜合性能，進一步拓展了可能的工程應(yīng)用領(lǐng)域,，其創(chuàng)新設(shè)計理念還能為高熵合金的設(shè)計提供更多的可能性,，為開發(fā)兼具超高強度和塑性的高熵合金開辟新的途徑。
該研究工作由多家國內(nèi)知名高校和國際研究機構(gòu)合作完成,。北京理工大學材料學院沖擊環(huán)境材料技術(shù)國家級重點實驗室薛云飛副教授和王富恥教授為論文通訊作者,；清華大學李曉雁副教授為論文共同通訊作者；北京理工大學材料學院博士后梁耀健,、博士生王林靜,、中國科學院物理研究所博士后溫玉仁為論文共同第一作者；北京理工大學才鴻年院士，王魯教授,、南京理工大學沙鋼教授,、北京科技大學王沿東教授等師生為論文的共同作者。本工作得到國家自然科學基金和中國博士后科學基金的支持,。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-06600-8
【課題組及負責人簡介】
該團隊立足航空,、航天、兵器,、船舶等國家重大戰(zhàn)略領(lǐng)域武器裝備的作戰(zhàn)需求,，長期致力于“毀傷與防護”用新型金屬材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研究領(lǐng)域貫穿成分-工藝-組織-服役行為全流程,，以推動新功能,、新概念武器的研發(fā)。目前,，已形成多功能毀傷戰(zhàn)斗部,、輕質(zhì)防護以及抗輻照三大材料體系，預期形成全新的軍用材料序列,，推動我國關(guān)鍵領(lǐng)域典型裝備的跨越式發(fā)展,。
薛云飛，副教授,，博士生導師,，本科、博士均畢業(yè)于北京理工大學,。入選北京高等學?！扒嗄暧⒉庞媱潯保绹鳰ichigan大學-安娜堡分校訪問學者,。長期從事“毀傷與防護”用高熵,、非晶及其復合材料的應(yīng)用開發(fā)工作，先后主持/完成了國家重點研發(fā)計劃課題,、武器裝備預研項目/基金,、國家自然科學基金面上項目、軍委科技委基金,、國防973專題,、國防基礎(chǔ)科研等項目十余項。以第一/通訊作者在Acta. Mater,、Scripta Mater,、Appl Phys Lett等期刊發(fā)表SCI論文近40篇，授權(quán)/受理發(fā)明專利30余項,。
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