西工大“强韧”材料研究取得重大突破

科技 2022-11-04 04:21:48
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本文转自:陕西日报

西工大“强韧”材料研究取得重大突破

让制造具有良好变形能力的合金材料成为可能

本报讯 (记者 吕扬)11月3日,记者从西北工业大学获悉:该校材料学院王锦程教授团队在双相合金强韧化方面研究取得突破性进展,提出了双相合金的“相”选择再结晶概念,让制造出密度低、强度高且具有良好变形能力的合金材料成为可能。日前,该成果在世界著名期刊上发表。

“空间站受到太空垃圾的‘袭击’时,太空垃圾会以每秒10公里左右的速度冲向空间站,普通的金属材料会瞬间被击穿。”西工大材料学院教授王志军说,空间站的防护屏障所选用的材料,既要有极高的强度,又要有很高的韧性,同时还要轻便易运输。不仅如此,太空中还有宇宙射线和高低温交替,在这种极端环境下,金属材料也要保持很好的性能。

尽管目前空间站中使用的材料是可以防范以上风险的,科学家们还是在不断追求更轻、更高效、更节能环保、更容易制备的合金材料。

王锦程教授团队在双相合金中提出的“相”选择再结晶概念,为科学家们研制出密度低、强度高且具有良好变形能力的合金材料提供了理论支撑。

什么是双相金属材料?王锦程教授团队的何峰教授打了个比方:“可以把双相金属材料中的两个决定其性能的结构(双相)比喻为动物的骨骼和肌肉。只有在骨骼强硬、肌肉发达且软组织柔韧的情况下,一个动物才能有很好的运动能力。”但传统双相合金因为受加工工艺限制,“骨骼”之间的连接薄弱,且“骨骼”与“肌肉”之间不能良好协作,因此在真实应用场景下,双相合金的性能总是与理论设想相去甚远。

针对这一难题,王锦程教授团队提出了“相”选择再结晶概念,让双相合金的“骨骼”韧性更高,“肌肉”和“骨骼”的协调性更好。2019年,团队提出利用循环冷变形促进选相再结晶的工艺,显著提升了双相材料的共晶高熵合金的拉伸塑性。团队又潜心进行了两年的深入研究,2021年,明确了共晶高熵合金的选相再结晶韧化机制。经过扎实的研究验证,日前该成果在世界著名期刊上发表。

王锦程教授表示,相对于传统强韧化方案,团队提出的新方法不仅工艺简单,更重要的是调控后的合金强塑性得到了成倍的提升,未来有望在空天防护、高端装甲中获得广泛应用。

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