核壳析出强化中熵合金

强度塑性同步提升

通过TiAl粉末诱导形成新型核壳结构纳米析出相，同时提升室温和低温下的强塑性。

Bi, Xiaolin · 李瑞峰 · Zijian, Yuan · 程江波 · Dikai, Guan · 张培磊

Additive Manufacturing 2024

参数信息

抗拉强度提升率

29.6 %

屈服强度提升率

43.5 %

延伸率变化率

-17.1 %

抗拉强度提升率

26.6 %

屈服强度提升率

28.0 %

延伸率提升率

26.3 %

技术优势

低温强塑双升

在77 K下，添加TiAl粉末使抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高26.6%、28.0%和26.3%，避免了常见的强度-塑性倒置。

析出相强化新机制

形成大量TiO包覆Al2O3的核壳纳米析出相，在室温下位错绕过析出相并在附近形成Lomer-Cottrell锁，有效提升强度。

低温变形协同

在77 K下，纳米析出相与基体协同变形，产生大量位错和孪生诱导塑性效应，进一步提升强度与塑性。

晶粒细化

添加TiAl粉末后，基体晶粒由粗大柱状晶转变为细小枝晶，有助于提高强度。

应用场景

• 增材制造合金：利用激光定向能量沉积制备无需复杂后处理的高性能中熵合金部件。
• 中熵合金：通过添加TiAl粉末实现中熵合金的沉淀强化，突破强度-塑性权衡。
• 低温结构材料：在77 K下同时提升强度与塑性，可用于液氮温区承载部件。
• 航空航天结构件：在室温和低温均具有优异力学性能，满足航空航天结构件对可靠性的要求。