科研动态--中国科学院金属研究所

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高强塑梯度纳米位错结构高熵合金研究取得重要进展

金属材料的塑性变形通常基于全位错的增殖运动、孪生、剪切或相变来协调。其中，位错常被视为塑性变形的基本载体，通过与其它结构缺陷（如晶界、孪晶界、相界等）发生交互作用而强韧化材料；在大塑性变形时，则通过形成小角度位错界演变为大角晶界，实现细晶强化。但位错结构本身强化效应有限，尤其是不全位错主导的变形及强化行为鲜有报道。　　近年来，多主组元高熵合金因其近乎无限的成分区间、独特的化学短程有序结构和优异的力学性能而备受关注。但大量深入研究发现长期制约传统金属结构材料发展的“强度-塑性”倒置关系在高熵合金中...

2021-09-24
亚纳米尺度Pd3金属团簇催化材料研究取得新进展

烷烃直接脱氢制烯烃在化工生产中发挥着重要作用，但在低温下实现 C-H 键的高效活化是催化领域的一个挑战性课题。苯乙烯作为一种重要的化工单体，广泛应用于各种工程塑料、橡胶、树脂的合成中。目前工业上苯乙烯主要是利用铁基催化剂催化乙苯直接脱氢制得苯乙烯，由于该反应为吸热反应，在反应过程中需使用大量高温蒸汽和600°C 以上的反应温度，是一个高能耗和高水耗的反应过程。尽管已报道的纳米碳材料可作为乙苯脱氢的催化剂，但反应温度依旧高达550°C。因此，开发具有优异低温活性的乙苯直接脱氢催化剂具有重要的工业应用价值。　　...

2021-09-07
纳米多孔金属中观察到反常的均匀-非均匀变形转变

在多孔材料压缩变形的初始阶段，其应力—应变曲线往往呈现一个较长应力平台。流变应力在压缩变形中几乎保持恒定，直至致密化阶段流变应力才开始急剧上升。多孔材料的压缩应力平台与其非均匀变形方式有关：在外加载荷下多孔结构发生局部失稳坍塌，形成变形带；该变形带在恒定应力下逐渐扩展至整个样品。这一独特变形方式是多孔材料的典型行为，也赋予了该材料抗冲击、吸能等优异性能。对于常规多孔材料，当相对密度或固相体积分量较低时，其压缩应力平台较为明显；随着相对密度的提高，应力平台长度急剧缩短；当相对密度上升至~0.30以...

2021-08-26
利用机器学习方法筛选高性能锂硫电池单原子催化剂

锂硫电池的高能量密度使其成为下一代储能技术的有力候选者，其正负极的主要活性物质分别是硫和锂，在充放电过程中会形成可溶的高阶多硫化物从正极扩散至负极，导致正极活性物质的流失以及负极的失活，即所谓的“穿梭效应”。同时，正极处缓慢的硫还原动力学也限制了锂硫电池的性能。近年来，有关研究发现应用在锂硫电池正极材料中的负载型单原子催化剂可以抑制“穿梭效应”以及加快硫还原反应动力学。然而，单原子催化剂的结构种类繁多，超出了传统的“试错法”或常规DFT计算的能力，急需进行系统研究。　　近日，金属所沈阳材料科学国家...

2021-08-23
镁合金力学强度与耐蚀性协同提升研究取得重要突破

镁合金的密度是钢铁的1/4、铝合金的2/3，是最轻的金属结构材料，但低的绝对强度和耐蚀性极大限制了其实际工程应用。通常采用的剧烈塑性变形（SPD）方法对镁合金强度的大幅提升较为有效，可制备出超细晶超高强镁合金。然而，具有密排六方结构镁合金较差的冷变形能力，需在较高温度条件下进行SPD加工处理，极易造成晶粒长大，难以获得超细晶组织。更为严重的是，传统SPD制备的超细晶所形成非平衡晶界会显著降低镁合金的耐蚀性。此外，传统SPD制备的超细晶镁合金样品尺寸小，难以在工程中获得应用。早期研究表明，孪晶组织也可用于细化晶...

2021-08-12
铝合金中受限晶体结构的扩散行为研究取得重要突破

原子扩散是自然界的一种常见现象，也是材料制备加工过程中调控材料结构性能的一个基本过程。金属材料中原子扩散速率显著高于具有共价键或离子键的陶瓷和化合物，利用金属的高扩散速率可以在较低温度下大幅度调控金属材料的结构和性能，获得良好的综合性能。但另一方面，高扩散速率会使金属材料在高温下结构失稳，导致许多优异性能丧失，例如许多金属的强度在高温下会往往显著下降。如何有效降低金属和合金中的原子扩散，提高材料结构和性能在高温下的稳定性，一直是材料科技领域的一个重大科学难题，也是发展高性能金属材料的重要技术...

2021-08-06

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