双峰TC11合金中加工-微观结构-拉伸性能的定量关系与化学梯度调控机制研究

这篇研究首次通过微型试样系统评估了化学梯度构型高熵合金（HEA）的拉伸性能与断裂韧性。采用火花等离子烧结（SPS）技术制备的Ni/HEA双相材料中，化学梯度厚度显著影响力学性能：陡峭梯度使屈服强度达476 MPa但降低延展性（23%），平缓梯度则提升断裂韧性至125 MPa·√m并实现44%延伸率。研究揭示了杂质颗粒在HEA晶界处的关键作用，为优化化学构型合金提供了微观机制指导。

　　

Highlight

化学梯度构型材料首次通过微型试样揭示了其拉伸与断裂性能：陡峭化学梯度合金展现476 MPa屈服强度，但断裂延伸率仅23%；平缓梯度材料虽强度降至338 MPa，却实现44%延展性和125 MPa·√m的优异断裂韧性。

Microstructural characterization

微观分析显示，直径约20μm的HEA颗粒被镍基体包围，过渡区化学梯度厚度直接影响性能。陡峭梯度材料中杂质颗粒优先引发空洞形核，而平缓梯度材料的富镍基体成为疲劳裂纹扩展优选路径。

Comparison between mechanical tests

受限材料用量条件下，微型断裂韧性测试（CT型）与拉伸数据形成互补。对比文献中传统HEA数据，化学构型使强度提升但牺牲了部分韧性，揭示了梯度厚度与损伤演变的非线性关系。

Conclusions

化学梯度构型通过介观尺度成分波动引入新型强化机制，但需平衡梯度厚度与杂质分布。未来优化应聚焦于：①调控过渡区宽度以协调强度-韧性平衡；②净化晶界杂质提升延展性；③开发多尺度计算模型指导成分设计。

（注：翻译严格保留J_IC、MPa·√m等专业符号，采用"构型"对应architectured，"延展性"对应ductility等术语）