近期，力学所戴兰宏研究团队联合加州大学伯克利分校、北京航空航天大学、香港理工大学和香港城市大学，在超高强钨高熵合金的研究中又取得了重要进展。中国科学院力学所戴兰宏研究团队在前期的相关研究中，研发了一种具有剪切自锐（self-sharpening）特性的钨高熵合金，首次在铸态钨合金中实现了自锐性的突破，使高速穿甲侵彻能力获得显著提高（Acta Mater, 2020, 186: 257-266）。相关研究成果以“Ultra-strong tungsten refractory high entropy alloy via stepwise controllable coherent nanoprecipitations”为题在《Nature Communications》上发表。
研究人员提出了一种逐级可控有序纳米沉淀强韧化的新策略，在高温(900℃)和中温(650℃)分级时效，成功实现了纳米片层状δ相和纳米颗粒状γ"相差异性可控的双共格纳米沉淀相析出(图1-2)，使所制备钨高熵合金材料具有2.15GPa的超高室温强度和15%的拉伸塑性(图3)。同时，该钨高熵合金在800℃高温环境下仍可保持1GPa以上的高屈服强度(图4)。与已报道相关钨合金和难熔高熵合金相比，所研制钨高熵合金强塑性在国际上处于最优水平。研究人员对不同拉伸变形阶段的微观结构进行系统表征分析，揭示位错滑移切过两种共格沉淀相并保持完美的共格结构，实现材料晶体结构“切过而不断”，是该合金材料具有超高强塑性的主要原因。位错切过δ片层沉淀后，片层出现了显著的局部高应变，同时保持了晶体结构连续(图5)，有效释放由位错塞积产生的应力集中，避免了裂纹提前萌生诱致的脆性破坏。位错切过共格γ"沉淀后，发生共格强化和有序强化，使材料强度进一步提高(图6)。两种不同形态纳米沉淀相的协同强韧化，实现了该合金强度和塑性的同步提升。逐级可控的沉淀结构实现了钨高熵合金的超高强塑性，为高性能先进合金材料研发提供了新的思路。
该项工作得到了国家自然科学基金“无序合金的塑性流动与强韧化机理”重大项目、“非线性力学的多尺度问题”基础科学中心项目、中国科学院B类战略性先导科技专项等项目支持。
