超低层错能高熵合金

强韧兼具，马氏体受限

该合金通过化学短程有序和原子尺寸错配抑制了低层错能体系中常见的马氏体相变，实现了高强度与超高塑性的独特组合。

Wu, Pengfei · 张勇 · Han, Liuliu · 甘科夫 · 严定舜 · Weisong, Wu · Lunhua, He · 付正鸿 · 李志明

Acta Materialia 2023

具体参数

层错能

{'zh': '~7', 'en': '~7'} mJ/m²

抗拉强度

{'zh': '903', 'en': '903'} MPa

断裂延伸率

{'zh': '~83.1', 'en': '~83.1'} %

冷轧 HCP 马氏体体积分数

{'zh': '< 8.3', 'en': '< 8.3'} %

技术优势

马氏体“卡壳”

原子级 STEM 观察证实，CSRO 区域和 2.36% 的原子尺寸错配增加了层错叠置的局域壁垒，使得即使在大变形下 HCP 马氏体体积分数也低于 8.3%，远低于同类低 SFE 合金。

强度与塑性兼得

合金在平均晶粒尺寸 14.9 µm 的再结晶态下，抗拉强度达 903 MPa，断裂延伸率约 83.1%，避免了低 SFE 合金常见的强度-塑性倒置关系。

推迟应变局域化

均匀分布的层错在变形过程中有效缓解了应变局域化，使合金维持持续的加工硬化能力，从而获得超塑性。

应用场景

• 高性能结构件：利用其高强度与超塑性，替代低层错能钢中易发生脆性马氏体相变的部件，提升整体可靠性。
• 低温应用合金：在低温下仍能抑制马氏体相变、保持塑性，避免传统 FCC 合金在低温时因马氏体导致的脆断。
• 高强韧金属材料：打破强度-塑性倒置，适用于需要同时承受高载荷与大变形的苛刻场景。
• 航空结构材料：高比强度、大延伸率且马氏体受抑，可提高飞行器结构在宽温域下的损伤容限。
• 抗冲击部件：均匀的层错分布缓解应变集中，提升冲击吸能能力，替代传统冲击件中过早失效的材料。