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呂昭平教授團隊在高阻尼合金方面取得進展

作者: 日期:2020-06-17 來源:
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新金屬材料國家重點實驗室,北京材料基因工程高精尖創新中心的呂昭平教授團隊利用Snoek弛豫效應和基于有序間隙原子復合體的應變硬化機制,設計出新型高溫高阻尼難熔高熵合金●。國際頂級學術期刊《Science Advances》6月17日在線發表了呂昭平教授團隊又一突破性研究進展●。

高阻尼合金是一類重要的金屬結構材料●。從大型飛機到小型電氣設備,高阻尼合金在結構降噪,減震和能量轉換上都起到著重要作用●。傳統合金的阻尼性能主要由控制晶體缺陷,如位錯,相界,孿晶界和磁疇界來實現●。然而,在機械振動及相應的應力下,傳統合金的晶體缺陷和界面都傾向于重新排列和聚集●。最終導致整個弛豫過程的不可逆,從而引起阻尼容量的逐漸降低●。此外,當使用溫度升高時,這些不可逆的弛豫過程會加速●。因此,阻尼合金還存在結構穩定性和高溫阻尼性能方面的重大挑戰●。此外,傳統合金的阻尼性能與機械性能往往是不可兼得的,開發同時具有優異的阻尼性能和優異的強度塑性等綜合性能的阻尼合金具有重要的理論和應用價值●。

圖1. 新型高阻尼高熵合金的阻尼性能

呂昭平教授團隊以Ta0.5Nb0.5HfZrTi難熔高熵合金為模型合金,添加2.0 at.%的氧或氮,發現間隙固溶的難熔高熵合金不僅具有優異的高溫阻尼性能,同時具有良好的機械性能●。該合金的峰值阻尼容量高達0.030,峰溫高達800K,拉伸屈服強度達到1400MPa, 拉伸延展性高達20%,展現出良好的綜合性能●。這一新型合金的高阻尼性能來源于間隙原子在合金基體中的Snoek弛豫效應,而其優異的力學性能則源于有序間隙原子復合體的形成●。這一發現不僅提出了一類可工程化應用的新型高阻尼材料,也有助于人們認識高溫高阻尼機理,且這一合金設計手段能夠廣泛的應用于設計各種高溫高阻尼合金●。

圖2. 利用高熵合金中有序間隙復合體設計新型高性能阻尼合金示意圖

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