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科技日報記者 郝曉明
記者從中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心獲悉，該中心納米金屬團(tuán)隊利用自主研發(fā)的特種塑性變形技術(shù)，在一種商用單相高溫合金Ni-Co-Cr-Mo（MP35N）中將晶粒細(xì)化至9納米，晶界結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯弛豫。據(jù)悉，該結(jié)構(gòu)在700攝氏度、1GPa應(yīng)力下的蠕變速率可低至10-7s-1（即每秒10-7），顯著優(yōu)于目前常用多晶高溫合金以及單晶高溫合金的性能。相關(guān)研究結(jié)果于11月11日發(fā)表在《科學(xué)》周刊上。
金屬材料在高溫下長期承受低于所能承受的微量塑性變形的應(yīng)力作用時會發(fā)生永久形變，通常稱為蠕變，晶界一直被普遍認(rèn)為在高溫下是合金抗蠕變的“短板”。該團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)，弛豫態(tài)晶界在熱及熱/力耦合下均保持穩(wěn)定，大幅提升了高溫合金的高溫強(qiáng)度、高溫蠕變等關(guān)鍵力學(xué)性能。這是由于弛豫晶界可有效抑制晶界擴(kuò)散，阻礙了高溫下晶界遷移、晶界滑動、晶界擴(kuò)散蠕變等失穩(wěn)機(jī)制的啟動，從而保持了晶界的強(qiáng)化作用。
這一結(jié)果系統(tǒng)演示了通過結(jié)構(gòu)弛豫，晶界可以大幅度提升高溫合金的抗蠕變性能。此外這種晶界弛豫納米晶高溫合金可大幅降低對合金元素的依賴，為高性能高溫合金的可持續(xù)發(fā)展開辟了新路。
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