钨高熵合金强度与塑性的同步提升

钨合金又称为高比重钨合金或高密度钨合金，是一种以难熔金属钨元素为硬质相，以镍、铁、铜、钴或钼等金属元素为粘结相的合金材料，具有熔点高、密度大、硬度高、强度大、蒸汽压低、抗辐射能力强、耐高温、耐冲击、耐磨和耐腐蚀等特点，因而广泛应用于各类机械设备的配重件、屏蔽件和耐高温结构部件。

然而，随着科学技术的不断提高和极端环境下的使用需求增加，对钨合金的强韧塑性等性能提出了越来越苛刻的要求。为了突破材料固有的强度-塑性互斥的限制，我们需要开发具有超高强度和良好拉伸塑性的钨高熵合金，这是当前亟待解决的挑战性难题。

钨高熵合金由钨、钼、钛等五种或五种以上的主要元素以等物质的量比或近等物质的量比组成，且每种元素占合金总成分的5%—35%，是一种新的材料，适合用真空电弧熔炼法来制备。

近期，戴兰宏团队联合美国加利福尼亚大学伯克利分校、北京航空航天大学等单位在超高强钨高熵合金的研究中取得重要进展。科研人员提出了逐级可控有序纳米沉淀强韧化的新策略。该策略在高温（900℃）和中温（650℃）分级时效，实现了纳米片层状δ相和纳米颗粒状γ"相差异性可控的双共格纳米沉淀相析出，使所制备钨高熵合金材料具有2.15GPa的超高室温强度和15%的拉伸塑性。同时，该钨高熵合金在800℃高温环境下仍可保持1GPa以上的高屈服强度。

研究表明，该钨高熵合金具有超高强塑性的主要原因是位错滑移切过两种共格沉淀相幷保持完美的共格结构，进而实现了材料晶体结构“切过而不断”。位错切过δ片层沉淀后，片层出现了显著的局部高应变，同时保持了晶体结构连续，有效释放由位错塞积产生的应力集中，避免了裂纹提前萌生诱致的脆性破坏。位错切过共格γ"沉淀后，发生共格强化和有序强化，使材料强度进一步提高。两种不同形态纳米沉淀相的协同强韧化，实现了该合金强度和塑性的同步提升。

该研究成果已以“Ultra-strong tungsten refractory high entropy alloy via stepwise controllable coherent nanoprecipitations”为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。

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