Breaking traditionel kognition: Forstyrrelse af dislokation ofrer ikke nødvendigvis duktilitet i den traditionelle forståelse af materialevidenskab, den klassiske dislokationsstyrketeori hævder, at selv om den indledende høje densitetsdislokationer i materialer effektivt kan forbedre legeringsstyrken, vil de uundgåeligt alvorligt skade duktiliteten.
Imidlertid har et forskningsresultat af professor Wang Jinchengs team fra det nordvestlige polytekniske universitet brudt denne traditionelle kognition. Som oprindelsen af krystalplasticitet er dislokationer altid blevet betragtet som en nøglefaktor, der påvirker styrken og duktiliteten af materialer. I henhold til den klassiske teori vil eksistensen af høje densitetsdislokationer føre til et fald i materialernes duktilitet, fordi interaktionen mellem dislokationer vil øge den interne stress af materialer, hvilket resulterer i materiale brud.
Imidlertid har professor Wang Jinchengs team opnået miraklet med markant at forbedre styrken af legeringer uden at skade duktiliteten ved at bruge additivfremstilling til at kontrollere den indledende dislokationskonfiguration af mellemstore - entropi -legeringer gennem ekstrem ikke -ligevægtsstørrelse og kompleks termisk cycling. Inspireret af det selv - organiserede kritiske tilstand af ikke -ligevægtskomplekssystemer i naturen opnåede teamet en adskillelse - dislokation selv -organiseret struktur (SD - SOS) gennem additiv fremstillingsteknologi.
Forskningsresultaterne viser, at denne adskillelsesstruktur på den ene side giver dislokationsstruktur til dislokationsstruktur ved at udsende dislokationer og stablingsfejl, og på den anden side genererer den kontinuerligt Lomer - Cottrell (L - C) låse og jogger for at opnå dislokationsopbevaring gennem dynamisk interaktion med glidende forskellige. Denne effektive dislokationsmultiplikations- og opbevaringsevne er befordrende for den dynamiske forfining af deformationsunderstrukturer (plane slipbånd), hvilket gør mediet - entropi -legering i additiv fremstilling udviser høj - dislokation - densitet - høj - duktilitet synergi. Ni35CO35CR25TI3AL2 -medium - Entropi -legering fremstillet af selektiv lasersmelteteknologi er en typisk repræsentant for dette resultat. I det komplekse ikke -ligevægtssystem med selektiv lasersmeltning danner den dynamiske interaktion mellem opløst segregering og høje tæthedsdislokationer en cellulær struktur, og de statistiske egenskaber ved dens størrelse er i overensstemmelse med de selvorganiserede kritiske egenskaber.
Ved grænsen til adskillelsen - Dislocation Self -Organized Structure (SD - SOS) er der stablingsfejl og L - C -dislokationslåse, og den misorientering mellem to tilstødende SD - SOS er mindre end 1 grad, hvilket er lavere end den lave energiforskyggelsesstruktur (LED'er) genereret ved traditionel plastdeformation. NI35CO35CR25TI3AL2 -legeringen fremstillet af selektiv lasersmelteteknologi udviser en unormal styrke - duktilitetssynergi. Sammenlignet med den traditionelle AS -støbt legering har As -deponeret legering fordoblet styrke og opretholder god duktilitet. Rulning af AS -støbt legering for at øge dislokationstætheden i den indledende struktur kan opnå en styrke, der ligner den for As -deponeret legering, men skader uundgåeligt duktiliteten.
AS -deponeret legering udviser en høj belastning - hærdningshastighed i den tidlige fase af plastdeformation og har en kontinuerlig belastningsevne. Dynamisk slip - båndforfining dominerer stammehærdningen af Ni35Co35Cr25Ti3al2 -legeringen. AS -deponeret legering producerer tæt distribuerede slipbånd, som kan krydse SD - SOS -grænsen, og nogle afsluttes ved SD - SOS -grænsen. Kvantitativ analyse af udviklingen af deformationsunderstrukturer og dislokationstæthed viser, at AS -deponeret legering har en mindre gennemsnitlig slip -båndafstand og en højere dislokationsopbevaringshastighed i de tidlige og midterste stadier af plastdeformation. Derfor fører den hurtige multiplikation af dislokationer i AS -deponeret legering til den kontinuerlige forfining af den plane slip -båndafstand, hvilket giver høj duktilitet ved at øge belastningshærdning og reducere stresskoncentration. Den fremragende dislokationsmultiplikationsevne for AS -deponeret legering stammer fra adskillelsen - dislokations selv -organiseret struktur (SD - SOS).
I den tidlige fase af plastdeformation stammer forskydning af slip -aktiviteter fra SD - SOS -grænsen, og SD - SOS -grænsen kan bruges som en dislokationskilde til at udsende dislokationer og stabling -fejlfejl. Ud over den fordelagtige virkning på multiplikation af dislokation, genererer de hyppige interaktioner mellem SD - SOS -grænser/glidende dislokationer og glidende dislokationer inde i SD - SOS L - C -dislokationslåse og jogger, der fremmer omfattende dislokationsopbevaring. Sammenfattende danner den rumlige interaktion mellem element -segregering under den selektive lasersmeltningsproces - tidsmæssig interaktion mellem element -segregering og høj - densitetsdislokationer en adskillelse - dislokation selv -organiseret struktur (SD - SOS), der opnår høj - dislokation - tæthed - duktilitetssynergi. SD - SOS -grænsen fungerer som en dislokationskilde og hindrer forskydningsbevægelse, og indersiden af SD - SOS giver plads til forskydning af slip og dislokationsreaktioner.
Dislokationsaktiviteterne induceret af SD - SOS fremmer den hurtige multiplikation og omfattende opbevaring af dislokationer, forbedrer kontinuerligt deformationsunderstrukturer og giver tilstrækkelig belastningsevne for legeringer med en indledende høj -tæthedsdislokation. Dette forskningsresultat bringer ikke kun et nyt gennembrud inden for materialevidenskab, men giver også nye ideer til tekniske applikationer. Det beviser, at ved rimelig kontrol af den indledende dislokationskonfiguration af materialer, både høj styrke og høj duktilitet kan opnås, åbner en ny sti til udvikling af højpræstationsmaterialer. Det antages, at dette resultat i fremtidig forskning vil blive mere udbredt og videreudviklet.