NJTUの王金成教授と林欣教授のチームは、積層造形における金属材料の強化と強靭化のメカニズムの研究で新たな進歩を遂げました。

NJTUの王金成教授と林欣教授のチームは、積層造形における金属材料の強化と強靭化のメカニズムの研究で新たな進歩を遂げました。
出典: ノースウェスタン工科大学

転位は結晶塑性の起源です。しかし、古典的な転位強化理論では、材料の初期の高密度転位は合金の強度を効果的に向上させることができますが、必然的に塑性に重大な損傷を与えると考えられています。最近、西北工科大学材料科学工学部の王金成教授と林欣教授のチームは、極度非平衡凝固と複雑な熱サイクルの付加製造により中エントロピー合金の初期転位構成を制御し、塑性を損なうことなく高密度転位によって合金の強度を大幅に向上させることに成功し、転位強化は塑性を犠牲にしなければならないという従来の教科書的な認識を打ち破りました。

関連する結果は、国際的に有名な学術誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に「偏析・転位自己組織化構造が加工硬化中エントロピー合金を延性化する」というタイトルで掲載され、ノースウェスタン工科大学が論文の唯一の担当部署となった。西北工業大学のHe Feng教授、Wang Jincheng教授、Lin Xin教授が共同責任著者であり、博士課程の学生Guo Bojingが第一著者です。

記事リンク:

https://doi.org/10.1038/s41467-025-56710-3


自然界の非平衡複雑系の自己組織化臨界状態にヒントを得て、研究チームは積層造形技術を通じて偏析-転位自己組織化構造(SD-SOS)を実現しました。研究結果によると、偏析-転位自己組織化構造は、一方では放出転位とスタッキング転位を通じて転位源を提供し、他方では滑り転位と動的に相互作用してロマー・コットレル(LC)ロックとステップを継続的に生成し、転位貯蔵を実現することが示されています。この組織の効果的な転位増殖および貯蔵能力は、変形下部構造(平面滑り帯)の動的微細化に役立ち、その結果、積層造形におけるエントロピー合金は、高転位密度と高塑性の相乗効果を発揮します。さらに、AM プロセス条件、溶質偏析レベル、合金積層欠陥エネルギーを調整することで、偏析 - 転位自己組織化構造を最適化し、目的の特性を実現できます。これらの発見は、積層造形合金における転位塑性の基礎を明らかにし、先進的な合金設計のための新たな転位工学戦略を提供します。

レーザー選択溶融Ni35Co35Cr25Ti3Al2中エントロピー合金の偏析-転位自己組織化構造(SD-SOS)とその強度-塑性相乗効果。材料学院の王金成教授のチームは、長年にわたり、材料のマルチスケールシミュレーション計算、材料遺伝子工学と合金設計、高エントロピー合金、積層造形などの科学研究に従事してきました。近年、チームは中国国家自然科学基金や国家重点研究開発計画など、20以上の国家および省レベルの科学研究プロジェクトを引き受け、200以上の高レベル論文を発表し、そのうち40本以上はNature Communications、Acta Materialia、International Journal of Plasticity、Additive Manufacturingなどのトップ国際ジャーナルに掲載され、20件以上の発明特許を取得し、2つの省および省レベルの科学賞を受賞しました。



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