西工大王錦程、林鑫教授團隊在增材制造金屬材料強韌化機理研究領(lǐng)域取得新進展

來源：西北工業(yè)大學(xué)

位錯是晶體塑性的本源，然而經(jīng)典位錯強化理論認(rèn)為材料的初始高密度位錯雖能有效提升合金強度但必然嚴(yán)重?fù)p害塑性。日前，西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院王錦程、林鑫教授團隊通過增材制造極端非平衡凝固和復(fù)雜熱循環(huán)調(diào)控中熵合金初始位錯組態(tài)，實現(xiàn)了高密度位錯顯著提升合金強度而不損害塑性，打破了位錯強化必然犧牲塑性的傳統(tǒng)教科書認(rèn)知。

相關(guān)成果以“Segregation-dislocation self-organized structures ductilize a work-hardened medium entropy alloy”為題，發(fā)表于國際著名期刊《自然·通訊》(Nature Communications)，西北工業(yè)大學(xué)為論文的唯一通訊單位。西北工業(yè)大學(xué)何峰教授、王錦程教授、林鑫教授為共同通訊作者，博士生郭博靜為第一作者。

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https://doi.org/10.1038/s41467-025-56710-3

受自然界非平衡復(fù)雜系統(tǒng)的自組織臨界狀態(tài)啟發(fā)，團隊通過增材制造技術(shù)獲得了偏析-位錯自組織結(jié)構(gòu)(SD–SOS)。研究結(jié)果表明，偏析-位錯自組織結(jié)構(gòu)一方面通過發(fā)射位錯和堆垛層錯提供位錯源，另一方面與滑移位錯動態(tài)交互作用，持續(xù)生成Lomer-Cottrell(L-C)鎖和割階實現(xiàn)位錯存儲。該組織有效的位錯增殖和存儲能力有利于變形亞結(jié)構(gòu)(平面滑移帶)動態(tài)細(xì)化，使得增材制造中熵合金展現(xiàn)出高位錯密度-高塑性協(xié)同。此外，偏析-位錯自組織結(jié)構(gòu)可以通過調(diào)整增材制造工藝條件、溶質(zhì)偏析水平和合金層錯能進行優(yōu)化以實現(xiàn)所需的性能。上述發(fā)現(xiàn)揭示了增材制造合金中位錯塑性的基礎(chǔ)，為先進合金設(shè)計提供了一種新的位錯工程策略。

激光選區(qū)熔化Ni35Co35Cr25Ti3Al2中熵合金偏析-位錯自組織結(jié)構(gòu)(SD–SOS)及其強度-塑性協(xié)同效應(yīng)

材料學(xué)院王錦程教授團隊長期開展材料多尺度模擬計算、材料基因工程與合金設(shè)計、高熵合金及增材制造等方面的科研工作。近年來，團隊先后承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項目、國家重點研發(fā)計劃等國家級及省部級科研項目20余項，高水平論文200余篇，其中在Nature Communications, Acta Materialia, International Journal of Plasticity, Additive Manufacturing等國際頂級期刊發(fā)表論文40余篇，授權(quán)發(fā)明專利20余項，獲省部級科學(xué)獎勵2項。