Breaking Traditional Cognition: Dislocation Strengthing offrar inte nödvändigtvis duktilitet i den traditionella förståelsen av materialvetenskap, den klassiska dislokationsförstärkningen av teorin anser att även om de initiala högdensitetsdensiteterna i material effektivt kan förbättra styrkan hos legeringar, kommer de oundvikligen att allvarligt skada duktiliteten.
Ett forskningsresultat av professor Wang Jinchengs team från Northwestern Polytechnical University har emellertid brutit denna traditionella kognition. Som ursprunget till kristallplastisitet har dislokationer alltid betraktats som en nyckelfaktor som påverkar materialets styrka och duktilitet. Enligt den klassiska teorin kommer förekomsten av högdensitetsförskjutningar att leda till en minskning av materialets duktilitet eftersom interaktionen mellan dislokationer kommer att öka den inre spänningen hos material, vilket resulterar i materialfraktur.
Professor Wang Jinchengs team har emellertid uppnått mirakelet att avsevärt förbättra styrkan hos legeringar utan att skada duktiliteten genom att använda tillsatsstillverkning för att kontrollera den initiala dislokationskonfigurationen av medium -entropilegeringar genom extrem icke -jämviktsstelning och komplex termisk cykling. Inspirerat av det självorganiserade kritiska tillståndet för icke -jämviktskomplexsystem i naturen, erhöll teamet en segregering - Dislocation Self -Organised Structure (SD - SOS) genom additiv tillverkningsteknik.
Forskningsresultaten visar att å ena sidan denna segregering - dislokation självorganiserad struktur tillhandahåller dislokationskällor genom att avge dislokationer och stapla fel, och å andra sidan genererar den kontinuerligt lomer -cottrell (L - C) lås och joggar för att uppnå dislokationslagring genom dynamisk interaktion med gliddiskorationer. Denna effektiva dislokationsmultiplikation och lagringsförmåga bidrar till den dynamiska förfining av deformationsunderstrukturer (plana slipband), vilket gör medium -entropilegeringen i tillsatsstillverkning uppvisar hög - dislokation - densitet - hög - duktilitetssynergi. NI35CO35CR25TI3AL2 -medium - Entropi -legering framställd av selektiv lasersmältningsteknik är en typisk representant för detta resultat. I det komplexa icke -jämviktssystemet för selektiv lasersmältning bildar den dynamiska interaktionen mellan lösta segregering och dislokationer med hög täthet en cellulär struktur och de statistiska egenskaperna för dess storlek överensstämmer med de självorganiserade kritiska egenskaperna.
Vid gränsen för segregeringen - Dislocation Self - Organised Structure (SD - SOS) finns det staplande fel och locklåsningslås, och den missorienterade mellan två angränsande SD -SO: er är mindre än 1 grad, vilket är lägre än den låga energidislokationsstrukturen (LEDS) som genereras av traditionell plastisk deformering. NI35CO35CR25TI3AL2 -legeringen framställd av selektiv lasersmältningsteknologi uppvisar en onormal styrka - duktilitetssynergi. Jämfört med den traditionella AS -gjutlegeringen har AS -deponerad legering fördubblat styrka och upprätthåller god duktilitet. Att rulla As -gjutlegeringen för att öka dislokationstätheten i den initiala strukturen kan uppnå en styrka som liknar den för AS -avsatt legering, men skadar oundvikligen duktiliteten.
As -deponerad legering uppvisar en hög belastning - härdningshastighet i det tidiga stadiet av plastisk deformation och har en kontinuerlig stamförmåga. Dynamic Slip - Bandförfining dominerar stamhärdningen av Ni35CO35CR25TI3AL2 -legeringen. As -deponerad legering producerar tätt distribuerade glidband, som kan korsa SD -SOS -gränsen och vissa avslutas vid SD -SOS -gränsen. Kvantitativ analys av utvecklingen av deformationsunderstrukturer och dislokationstäthet visar att As -deponerad legering har ett mindre medeltlidningsavstånd och en högre förflyttningshastighet i de tidiga och mellersta stadierna av plastdeformation. Därför leder den snabba multiplikationen av dislokationer i AS -deponerad legering till kontinuerlig förfining av det plana slip - bandavståndet, vilket ger hög duktilitet genom att öka belastningshärdningen och minska spänningskoncentrationen. Den utmärkta dislokationens multiplikationsförmåga för AS -deponerad legering härstammar från segregering - Dislocation Self -Organised Structure (SD - SOS).
I det tidiga stadiet av plastisk deformation härstammar dislokationslipaktiviteter från SD -SOS -gränsen, och SD -SOS -gränsen kan användas som en dislokationskälla för att avge dislokationer och stapla - feldefekter. Förutom den gynnsamma effekten på dislokationsmultiplikation genererar de ofta interaktioner mellan SD -SOS -gränser/glidning av dislokationer och glidning av dislokationer inuti SD - SOS l - C dislokationslock och joggar, vilket främjar omfattande dislokationslagring. Sammanfattningsvis, under den selektiva lasermältningsprocessen, bildar spatio - temporär interaktion mellan elementsegregering och högdensitetsdislokationer en segregering - dislokation självorganiserad struktur (SD - SOS), vilket uppnår hög- Dislocation - densitet - duktilitetssynergi. SD -SOS -gränsen fungerar som en dislokationskälla och hindrar dislokationsrörelsen, och insidan av SD -SOS ger utrymme för dislokationslip och dislokation reaktioner.
Dislokationsaktiviteterna som induceras av SD - SOS främjar den snabba multiplikationen och omfattande lagring av dislokationer, förfinar kontinuerligt deformationsunderstrukturerna och ger tillräcklig belastningsförmåga för legeringar med en initial högdensitetsförskjutning. Detta forskningsresultat ger inte bara ett nytt genombrott inom materialvetenskapen, utan ger också nya idéer för tekniska tillämpningar. Det bevisar att genom att rimligt kontrollera den initiala dislokationskonfigurationen av material kan både hög styrka och hög duktilitet uppnås, vilket öppnar upp en ny väg för utveckling av högprestanda. Det tros att i framtida forskning kommer detta resultat att tillämpas mer i stor utsträckning och vidareutvecklas.