轻量化和高强度资料的结合已成为现代工程范畴的研讨热门。这首要是因为对节能结构资料的需求激增，尤其是在交通运输等范畴。但是，开发轻质且强度高的铝基合金面临着一个严重应战，即其他轻元素在铝中的溶解度有限，这常常导致合金中呈现脆性金属间化合物（IMCs），从而影响机械功能。为客服这一问题，北京科技大学副校长、党委常委吕昭平教授、张晓宾副教授以及北京高压科学研讨中心——上海分中心主任曾桥石研讨员等研讨者协作提出了一种新办法，即经过施加高温度高压力（HPHT）将脆性相改变为延展性固溶体，开发铝基杂乱浓缩合金（CCA）。在这项研讨中，科学家们成功地开宣布一种具有单相面心立方（SP-FCC）结构的铝基CCA——Al
，该合金在2.40 g/cm³的低密度下展示出了344×10³ N·m/kg的高比屈从强度（一般传统铝基合金约为200×10³ N·m/kg）。这一效果归因于高压下溶质元素与铝之间的原子标准和电负性差异的减小，以及高温文高压的协同高熵效应。该合金的强度提高首要来自于高固溶体含量和纳米标准化学动摇。这项研讨不只为开发轻量化单相CCA供给了新途径，也为在广泛的组成-温度-压力空间中探究具有优异机械功能的轻量化合金供给了新的可能性。
。此项研讨成功将多个脆性相改变为具有延展性的固溶体。2. 试验经过使用高压和高温（HPHT）技能，完成了从金属间化合物（IMCs）到单相固溶体的改变。这一进程依赖于高压下溶质元素与铝之间的原子标准和电负性差异的削减，以及高温文高压带来的协同高熵效应。
3. 研讨依据成果得出，单相CCA的构成首要归因于高固溶体含量和纳米标准的化学动摇，显着提高了资料的强度。传统铝基合金的比屈从强度一般约为200×10³ N·m/kg，而新开发的CCA则达到了344×10³ N·m/kg，显现了优异的机械功能。
图5：半径、部分原子应变（λ）、电负性和过量构型熵（SE）随施加压力的改变。
本文经过使用高压和高温，咱们成功将多个脆性相改变为铝基杂乱浓缩合金（CCA）中的单相面心立方（FCC）结构，这一立异性办法有用克服了传统铝基合金中轻元素溶解度约束的问题。研讨标明，高压下溶质元素与铝之间的原子标准和电负性差异减小，以及高温文高压引起的协同高熵效应，是构成单相CCA的重要的条件。这一发现不只提高了合金的强度，还提醒了高固溶体含量和纳米标准化学动摇对资料功能的严重影响。经过这种办法，咱们在广泛的组成-温度-压力空间中探究到了具有优异才能机械功能的轻量化单相合金。这一研讨不只为铝基合金的规划和优化供给了新的思路，也为开发新式轻质高强度资料拓荒了宽广的远景，具有极端严重的使用潜力。原文概况：Han, M., Wu, Y., Zong, X. et al. Lightweight single-phase Al-based complex concentrated alloy with high specific strength. Nat Commun 15, 7102 (2024).
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