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Nature子刊发表我校材料科学与工程学院科研成果
2014-09-16 14:06     (点击: )

    近日,大连理工大学材料科学与工程学院李廷举教授研究团队在Nature子刊Scientific Reports上发表以“A Promising New Class of High-Temperature Alloys: Eutectic High-Entropy Alloys”为题的论文。该论文提出了“共晶高熵”这一全新的合金设计思想,第一作者是卢一平副教授,通信作者是王同敏教授和瑞典查尔姆斯理工大学的郭晟博士,博士生董勇和蒋丽协助完成了本文的合金制备实验及力学性能测试。文章链接为:

    高熵合金是最近几年提出来的一种新的合金设计理念,该合金设计理念打破了传统合金设计的枷锁。长期以来,传统合金的设计思路都是以一种或二种元素为主(含量超过50%),并添加少量的其它合金元素来改良合金的组织和性能,如工程技术中最重要、用量最大的钢铁材料,在航空、航天、汽车、船舶、机械制造等行业广泛应用的铝合金、铜合金、钛合金和镍基合金等英国的Cantor教授和中国台湾清华大学的叶均蔚教授跳出传统合金的设计思路,提出了一种崭新的合金设计理念,即多主元高熵合金概念,开创了金属材料的一个全新的研究领域。该思想摒弃了以一种元素或者化合物为主的合金设计理念,而采用多种主要元素来熔配合金。在元素周期表中选取5至13种主要元素配置成合金,每个主要元素含量至少超过5 at.%,但最多不超过35 at.%。最新的研究发现高熵合金可以同时拥有一些特殊的性能,如在液氮温度下也不具有韧脆转变问题,塑性和强度能够同时增加(Bernd Gludovatz, et al.Science345(2014)1153)。但是高熵合金相关成分设计理论以及凝固组织控制技术方面的工作还有待于进一步发展和完善。李廷举教授团队高熵合金研究小组首次建立高熵合金中TCP相形成理论,相关工作发表在材料类国际权威期刊(Intermetallics 52 (2014) 105)。真空熔铸出的合金铸锭压缩强度达到3300 MPa(截至目前公开文献报道中压缩强度最高的高熵合金),研究结果发表在(Materials and Design 57 (2014) 67),该论文发表后三个月内被大连理工大学以外的国内外单位下载490次,ELSEVIER出版社为此专门发来祝贺邮件。

    本研究是上述研究结果的进一步延伸和发展。由于高熵合金含有的元素种类以及含量较高,熔配大体积铸锭时,成分偏析严重,组织易于粗大且流动性极差,难以铸造成型。本论文创造性地提出了一种新的设计思想,在多主元高熵合金中设计具有软的FCC相和硬的BCC相混合结构的共晶合金,使其同时具有高熵合金和共晶合金的优点。研究小组以低成本的铸造方式成功制备出公斤级别的高强、耐高温多主元共晶高熵合金。在常温下铸态时的真应变抗拉强度高达1.2GPa,拉伸塑性超过22%,600°C时抗拉强度高达800MPa,700°C时超过500MPa,该合金高温抗拉强度超过目前所有已知合金钢。

    该研究小组在国内外率先提出的“共晶高熵”合金设计思想,在丰富高熵合金理论体系、发展大体积高熵合金制备技术以及开发高熵合金的高温应用潜能方面具有重要的科学意义和应用价值。

    《Scientific Reports》是Nature出版集团(NPG)于2011年创办的发表原创性研究成果的综合性科学期刊,涉及的研究领域覆盖自然科学各个学科。在2013年期刊引用报告科学版收录的全部8474种刊物中,位居排名最靠前的7%之列。目前影响因子5.08,位列多学科期刊第五位。

    上述研究工作得到了国家自然科学基金、教育部科学技术研究重大项目以及中央高校基本科研业务费项目的联合资助。

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