北理工材料學(xué)院在《自然·通訊》發(fā)表超高強(qiáng)高熵合金研究成果
發(fā)布日期：2018-10-12 供稿：材料學(xué)院 薛云飛
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日前,，北京理工大學(xué)材料學(xué)院王富恥,、王魯教授團(tuán)隊(duì)，薛云飛課題組在國際頂級學(xué)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(jì)理念,，利用不同強(qiáng)化機(jī)理，開發(fā)出了超強(qiáng)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(shí)域,、強(qiáng)毀傷等特點(diǎn)，先進(jìn)武器裝備對材料性能提出了更高的要求,，開發(fā)超高強(qiáng)韌的新型合金是增強(qiáng)武器裝備毀傷與防護(hù)能力,、實(shí)現(xiàn)武器裝備輕型化設(shè)計(jì)、提高運(yùn)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(dú)特的合金設(shè)計(jì)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(jì)理念的限制，現(xiàn)有高熵合金強(qiáng)度難以進(jìn)一步獲得有效提升,，直接制約其工程應(yīng)用,。
圖 合金獨(dú)特的調(diào)幅納米結(jié)構(gòu)
圖 與已報(bào)道高熵合金力學(xué)性能對比
為了進(jìn)一步提升高熵合金的強(qiáng)度，同時(shí)還保有足夠的韌性及高熵合金獨(dú)特的優(yōu)勢,，研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過長期攻關(guān),，創(chuàng)新合金設(shè)計(jì)理念，成功在高熵合金中引入大量納米強(qiáng)化相并獲得一種獨(dú)特的納米調(diào)幅結(jié)構(gòu),。該結(jié)構(gòu)可通過多重機(jī)制,，提供有效強(qiáng)化，貢獻(xiàn)超過560%的強(qiáng)度增加,。
這一新型超高強(qiáng)高熵合金不僅具有超高的強(qiáng)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(jìn)武器裝備對材料性能的苛刻需求，展現(xiàn)出切實(shí)的應(yīng)用潛力,。
這一原創(chuàng)性成果在極大提升高熵合金強(qiáng)度的同時(shí),，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(jìn)一步拓展了可能的工程應(yīng)用領(lǐng)域,，其創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念還能為高熵合金的設(shè)計(jì)提供更多的可能性，為開發(fā)兼具超高強(qiáng)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(jī)構(gòu)合作完成,。北京理工大學(xué)材料學(xué)院沖擊環(huán)境材料技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室薛云飛副教授和王富恥教授為論文通訊作者；清華大學(xué)李曉雁副教授為論文共同通訊作者,；北京理工大學(xué)材料學(xué)院博士后梁耀健,、博士生王林靜、中國科學(xué)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(xué)才鴻年院士,，王魯教授、南京理工大學(xué)沙鋼教授,、北京科技大學(xué)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(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金的支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-06600-8
【課題組及負(fù)責(zé)人簡介】
該團(tuán)隊(duì)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(hù)”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(dòng)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(hù)以及抗輻照三大材料體系,，預(yù)期形成全新的軍用材料序列,，推動(dòng)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(dǎo)師,，本科,、博士均畢業(yè)于北京理工大學(xué)。入選北京高等學(xué)?！扒嗄暧⒉庞?jì)劃”,，美國Michigan大學(xué)-安娜堡分校訪問學(xué)者。長期從事“毀傷與防護(hù)”用高熵,、非晶及其復(fù)合材料的應(yīng)用開發(fā)工作,，先后主持/完成了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、武器裝備預(yù)研項(xiàng)目/基金,、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目,、軍委科技委基金、國防973專題,、國防基礎(chǔ)科研等項(xiàng)目十余項(xiàng),。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(xiàng)。
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