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科技日报记者 郝晓明

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记者从中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心获悉,该中心纳米金属团队利用自主研发的特种塑性变形技术,在一种商用单相高温合金Ni-Co-Cr-Mo(MP35N)中将晶粒细化至9纳米,晶界结构发生明显弛豫。据悉,该结构在700摄氏度、1GPa应力下的蠕变速率可低至10-7s-1(即每秒10-7),显著优于目前常用多晶高温合金以及单晶高温合金的性能。相关研究结果于11月11日发表在《科学》周刊上。

金属材料在高温下长期承受低于所能承受的微量塑性变形的应力作用时会发生永久形变,通常称为蠕变,晶界一直被普遍认为在高温下是合金抗蠕变的“短板”。该团队研究发现,弛豫态晶界在热及热/力耦合下均保持稳定,大幅提升了高温合金的高温强度、高温蠕变等关键力学性能。这是由于弛豫晶界可有效抑制晶界扩散,阻碍了高温下晶界迁移、晶界滑动、晶界扩散蠕变等失稳机制的启动,从而保持了晶界的强化作用。

这一结果系统演示了通过结构弛豫,晶界可以大幅度提升高温合金的抗蠕变性能。此外这种晶界弛豫纳米晶高温合金可大幅降低对合金元素的依赖,为高性能高温合金的可持续发展开辟了新路。