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

位錯是晶體塑性的本源，然而經(jīng)典位錯強化理論認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重損害塑性。日前，西北工業(yè)大學材料學院王錦程、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)大學為論文的唯一通訊單位。西北工業(yè)大學何峰教授、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，團隊先后承擔國家自然科學基金項目、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，獲省部級科學獎勵2項。