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第一作者：Bowen Xu

通訊作者：武曉雷

通訊單位：中國科學院力學研究所

論文速覽：

本研究針對傳統金屬結構材料中強度-塑性平衡問題，特別是在超高屈服強度下塑性幾乎完全消失的挑戰，提出了一種新的工作硬化方法。

通過在VCoNi多主元合金中利用Lüders帶（LB）誘導的局部頸縮來促進位錯的快速增殖，實現了森林位錯硬化和與局部化學有序區域（LCO）相互作用的額外工作硬化。

這種雙重工作硬化作用不僅抑制了過早的頸縮，而且促進了均勻變形，實現了在室溫和低溫變形下約20%的延展性和2 GPa的屈服強度。這些發現為在超高屈服強度下克服強度-塑性悖論提供了一種新的不穩定性控制范式。

圖文導讀：

圖1：展示了VCoNi多主元合金的微觀結構，包括面心立方（fcc）結構的超細晶粒、有序L12金屬間化合物板和局部化學有序區域。通過透射電子顯微鏡（TEM）圖像、高角環形暗場（HAADF）圖像和原子尺度幾何相位分析（GPA）映射，揭示了合金的微觀結構特征。

圖2：展示了VCoNi合金在室溫和低溫下的力學性能，包括工程應力-應變曲線和屈服強度與延展性的平衡。這些數據表明，VCoNi合金在保持高屈服強度的同時，實現了優異的延展性。

圖3：分析了在Lüders帶前過早頸縮的局部側向收縮率、三軸應力狀態、應變梯度和位錯密度的變化。這些結果揭示了在LB傳播期間位錯的快速增殖和工作硬化的誘導。

圖4：通過透射電子顯微鏡觀察了fcc晶粒和L12中的位錯行為，展示了位錯的產生、增殖和與LCO區域的相互作用。

圖5：展示了工作硬化過程中微硬度增量、真實應力-應變曲線、機械滯回環和HDI應力與全局流應力及工作硬化率的關系。這些結果表明，幾何必要位錯（GND）和HDI應力對均勻變形期間的全局流應力和工作硬化起到了關鍵作用。

圖6：通過不同微結構的VCoNi合金的屈服強度和延展性數據，展示了通過控制過早頸縮來實現強度-塑性平衡的工作硬化效應。

總結展望：

本研究通過在VCoNi多主元合金中利用Lüders帶誘導的局部頸縮，實現了位錯的快速增殖和雙重工作硬化，從而在超高屈服強度下獲得了優異的延展性。這一發現不僅為解決金屬結構材料中的強度-塑性權衡問題提供了新的策略，也為設計和開發具有優異力學性能的新型合金材料提供了重要的理論依據。通過這種方法，可以在保持材料高強度的同時，顯著提高其塑性，為先進高強金屬材料的發展開辟了新的可能性。

文獻信息：

標題：Harnessing instability for work hardening in multi-principal element alloys

期刊：Nature Materials

原創文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/04/12/1a57b848b8/

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