平衡跷跷板同时提高金属材料的强度和伸长率

就像跷跷板的一边上升，另一边下降一样，在金属材料领域，“强度”和“伸长率”通常相互冲突。然而，浦项科技大学和西北大学的合作团队最近推出了一项突破性技术，可以同时提高这两种性能。

研究团队由钢铁与生态材料技术研究生院和材料科学与工程系的HyoungSeopKim教授、钢铁与生态材料技术研究生院的Yoon-UkHeo教授和浦项科技大学材料科学与工程系的博士生HyojinPark组成，并与西北大学材料科学与工程系的FarahnazHaftlang博士合作。

他们共同解决了金属研究领域一个长期存在的问题：强度和伸长率之间的权衡。他们的突破在于设计一种既具有高强度又具有高伸长率的合金。

该研究发表在《自然通讯》杂志上。

屈服强度是金属等材料开始变形时的最小应力。为了提高材料的耐久性和结构安全性，必须提高材料的屈服强度，通常通过用“沉淀物”(嵌入金属中的微小颗粒)来增强材料的微观结构。然而，在这个过程中，沉淀物的结构通常与基体金属不同，导致强度增加时伸长率降低。这种“强度”和“伸长率”之间的权衡传统上使得同时改善这两种性能变得具有挑战性。

浦项科技大学HyoungSeopKim教授的团队提出了一种新方法来解决这一问题，称为“旋节线分解”。该过程涉及将固体溶液自发分离为两个不同的相，从而形成具有规则排列原子的纳米级结构。

在本研究中，将铜(Cu)和铝(Al)添加到铁基中熵合金中，以触发纳米级周期性旋节线分解。该过程导致旋节线硬化，这种现象增强了对结构变形的抵抗力。因此，由此产生的微观结构提高了材料的强度。由此产生的微观结构具有均匀排列的特征，可有效地将应变分布在整个材料中。这种分布有助于最大限度地减少局部变形，从而提高整体强度，同时保持伸长率。

实验表明，与传统合金相比，使用该团队的方法生产的合金具有出色的结构完整性，屈服强度达到1.1GPa(吉帕斯卡)。这比没有亚稳态分解的合金提高了187%。值得注意的是，即使屈服强度增加，合金的伸长率(28.5%)仍与以前几乎相同。这一进步可以同时提高强度和伸长率。

浦项科技大学教授HyoungSeopKim表示：“我们探索了成分复杂的合金中旋节线结构的机械性能。我们的高强度、高伸长率合金技术有可能使航空航天、汽车、能源和电子等各个行业的产品变得更轻、更耐用，从而增强其性能。”