Inhibiting creep in nanograined alloys with stable grain boundary networks
Inhibiting creep in nanograined alloys with stable grain boundary networks
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通过稳定的晶界网络抑制纳米晶合金的蠕变
DOI：
10.1126/science.abq7739
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发表时间：
2022-11
期刊：
影响因子：
56.9
通讯作者：
K. Lu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
B.B. Zhang;Y.G. Tang;Q.S. Mei;X.Y. Li;K. Lu
蠕变是材料在屈服强度以下的时间依赖性变形，是高温下大量部件失效的原因。由于材料中的晶界（GB）通常促进蠕变中的扩散过程，因此消除GB是抵抗金属（例如单晶高温合金涡轮叶片）中的高温蠕变的主要方法。我们报告了一种不同的策略，以抑制蠕变使用稳定的GB网络。塑性变形触发了纳米晶单相镍钴铬合金中高密度晶界的结构弛豫，形成了与丰富的孪晶界互锁的稳定晶界网络。稳定的GB网络有效地抑制了高温下的扩散蠕变过程。我们获得了前所未有的抗蠕变性，在700°C（约61%熔点）的吉帕应力下，蠕变速率约为每秒10-7，优于传统的高温合金。说明摆脱蠕变材料可以通过蠕变进行塑性变形，这种变形在较高的温度下会被放大。避免蠕变通常需要制造合金的大单晶，这是昂贵且耗时的。Zhang等人表明，将稳定的晶界网络引入纳米晶粒中熵合金也改善了高温下的蠕变行为。所得合金即使在高应力下也具有高抗蠕变性，这是结构合金中的重要性能。-BG引入稳定的晶界网络改善了中熵合金的蠕变行为。
Creep, the time-dependent deformation of materials stressed below the yield strength, is responsible for a great number of component failures at high temperatures. Because grain boundaries (GBs) in materials usually facilitate diffusional processes in creep, eliminating GBs is a primary approach to resisting high-temperature creep in metals, such as in single-crystal superalloy turbo blades. We report a different strategy to inhibiting creep by use of stable GB networks. Plastic deformation triggered structural relaxation of high-density GBs in nanograined single-phased nickel-cobalt-chromium alloys, forming networks of stable GBs interlocked with abundant twin boundaries. The stable GB networks effectively inhibit diffusional creep processes at high temperatures. We obtained an unprecedented creep resistance, with creep rates of ~10–7 per second under gigapascal stress at 700°C (~61% melting point), outperforming that of conventional superalloys. Description Getting rid of the creep Materials can plastically deform by creep, which is amplified at higher temperatures. Avoiding creep often requires making large single crystals of an alloy, which is expensive and time consuming. Zhang et al. show that introducing a stable grain boundary network into a nanograined medium-entropy alloy also improves the creep behavior at high temperature. The resulting alloy has high creep resistance even under high stresses, a important property in structural alloys. —BG Introducing a stable grain boundary network improves the creep behavior of a medium-entropy alloy.
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DOI：
10.1002/9781118603031
发表时间：
2011-11
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
L. Priester
通讯作者：
L. Priester
影响因子：
4.7
作者：
G. Han;J. J. Yu-J.;Zushu Hu;X. Sun
通讯作者：
G. Han;J. J. Yu-J.;Zushu Hu;X. Sun
影响因子：
3.6
作者：
J. Weissmüller;J. Markmann
通讯作者：
J. Weissmüller;J. Markmann
影响因子：
56.9
作者：
Zhou, X.;Li, X. Y.;Lu, K.
通讯作者：
Lu, K.
影响因子：
64.8
作者：
Darling, K. A.;Rajagopalan, M.;Solanki, K. N.
通讯作者：
Solanki, K. N.