多相结构设计实现高强韧WMoVFeNi高密度多元合金的可控变形

为解决高密度块体材料强度与塑性难以兼得的难题，研究人员通过多相设计策略开发了WMoVFeNi多元合金体系。研究表明，W50Mo10V5(Fe64Ni36)35合金在1250°C烧结后展现出14.94 g·cm?3的高密度、2639 MPa极限强度和32%断裂应变，为高性能结构材料开发提供了新思路。

　　

这项突破性研究展示了多相结构设计在开发超强高密度材料中的巨大潜力。科研团队创新性地采用机械合金化(Mechanical Alloying, MA)结合放电等离子烧结技术，成功制备出WMoVFeNi系多元合金(Multicomponent Alloys, MCAs)。通过精确调控成分配比，获得W₅₀Mo₁₀V₅(Fe₆₄Ni₃₆)₃₅和W₅₅Mo₁₅V₅(Fe₆₄Ni₃₆)₂₅两种典型合金。

研究发现，经过15小时机械合金化处理的纳米晶粉末主要由体心立方(Body-Centered Cubic, BCC)和面心立方(Face-Centered Cubic, FCC)两相组成。烧结后的块体材料呈现出精妙的多相结构：细晶BCC基体中分布着两种不同的FCC相及少量富钒BCC相。特别值得一提的是，1250°C烧结10分钟制备的W₅₀Mo₁₀V₅(Fe₆₄Ni₃₆)₃₅合金展现出惊人的综合性能，不仅密度高达14.94 g·cm^?3，更实现了1255 MPa的屈服强度、2639 MPa的极限强度以及32%的断裂应变。

研究揭示了多相结构协同强化的奥秘：除了大量置换固溶强化的贡献外，精心设计的复相微观结构在提升材料强度和变形能力方面发挥了关键作用。这项研究为开发兼具超高强度和大变形能力的高密度材料提供了全新思路，在航空航天、国防军工等高端装备领域具有广阔应用前景。