An order-disorder core-shell strategy for enhanced work-hardening capability and ductility in nanostructured alloys

材料科学 加工硬化 晶界 纳米结构 延展性(地球科学) 超晶格 纳米晶材料 合金 位错 纳米技术 复合材料 微观结构 光电子学 蠕动
作者
Fenghui Duan,Qian Li,Zhihao Jiang,Lin Zhou,Junhua Luan,Zheling Shen,W.H. Zhou,Shiyuan Zhang,Jie Pan,Xin Zhou,Tao Yang,Jian Lü
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 6832-6832 被引量:22
标识
DOI:10.1038/s41467-024-50984-9
摘要

Nanocrystalline metallic materials have the merit of high strength but usually suffer from poor ductility and rapid grain coarsening, limiting their practical application. Here, we introduce a core-shell nanostructure in a multicomponent alloy to address these challenges simultaneously, achieving a high tensile strength of 2.65 GPa, a large uniform elongation of 17%, and a high thermal stability of 1173 K. Our strategy relies on an ordered superlattice structure that excels in dislocation accumulation, encased by a ≈3 nm disordered face-centered-cubic nanolayer acting as dislocation sources. The ordered superlattice with high anti-phase boundary energy retards dislocation motions, promoting their interaction and storage within the nanograins. The disordered interfacial nanolayer promotes dislocation emission and effectively accommodates the plastic strain at grain boundaries, preventing intergranular cracking. Consequently, the order-disorder core-shell nanostructure exhibits enhanced work-hardening capability and large ductility. Moreover, such core-shell nanostructure exhibits high coarsening resistance at elevated temperatures, enabling it high thermal stability. Such a design strategy holds promise for developing high-performance materials.
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