林建国教授团队在中熵合金一体化设计领域取得重要进展

近日，林建国教授团队在中熵合金强韧耐蚀一体化设计领域取得重要进展。相关成果《高温高压协同构筑位错与化学短程有序缓解钴铬镍中熵合金强塑性与耐蚀性倒置关系》（High-pressure and high-temperature co-engineering of dislocations and chemical short-range order mitigates the strength–ductility–corrosion trade-off in CoCrNi medium-entropy alloy），发表于国际知名学术期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials，IF：19.9）。材料科学与工程学院硕士研究生马程为论文第一作者，林建国教授团队青年教师郭林，中南大学顾及教授、宋旼教授为共同通讯作者，湘潭大学为论文第一完成单位。

金属材料的强度、塑性与耐蚀性难以协同。位错工程可用于金属强化，但位错强化通常会降低加工硬化能力与钝化性能。化学短程有序（CSRO）能够改变位错运动和层错形成的能量环境，也可能影响钝化元素Cr的空间关联，为弥补这一短板提供了可能。常规热处理在促进原子有序化的同时会引发位错回复，难以同时实现原子有序化与位错保留。针对这一难题，该团队采用高压高温处理（5 GPa、600 ℃），在钴铬镍（CoCrNi）中熵合金中构筑出平均尺度约1.3 nm的短程有序结构与高密度位错共存的复合缺陷结构。理论计算与实验表明，高压不仅提高了局部有序构型的热力学稳定性，有效抑制了空位迁移与位错回复，实现局部原子重排与位错同步保留。

该复合缺陷结构在服役过程中展现出功能互补效应：在力学方面，预存的高密度位错主导初始屈服强化，而“位错-CSRO”复合缺陷结构则在塑性变形阶段协同诱发孪生、相变与微带变形，持续提供加工硬化能力，使合金屈服强度提升64.7%，同时保持约72%的优异总延伸率；在耐蚀方面，CSRO优化了钝化元素Cr的局部空间关联，在Co、Ni选择性溶解时加速富Cr氧化膜的横向连接与建立，改善了初始钝化能力。该研究利用缺陷功能互补，调节强度、塑性、耐蚀性之间的权衡关系，为合金力学性能与表面防护协同设计提供了参考。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.79133