摘要：多主元高熵材料拥有几乎无限的化学成分空间,其组织结构也可通过制备与加工工艺有效调控。因此,通过化学成分与组织结构的耦合设计,可有效协调多主元高熵材料中的各种强韧化机制,实现优异的综合力学性能。除传统单主元材料中的强韧化效应以外,多主元高熵材料还可具备独特的强韧化机制,从而获得更优的强度与塑韧性搭配。总结了多主元高熵材料相比于传统单主元材料的多种独特强韧化机制,包括宏量置换固溶与宏量间隙固溶、亚稳工程与双向相变、共生纳米双析与多层级析出、高应力孪生、高密度层错与迟滞马氏体相变、纳米非晶-多主元高熵晶体复合机制等。阐述了上述机制对应的多主元高熵材料成分与结构设计依据和思路,分析了典型机制在具体材料中的微观作用原理。进一步基于传统单主元材料中的经典强韧化机制与多主元高熵材料的独特性讨论了其它可能的强韧化机制。最后,展望了多主元高熵材料基于广阔成分与结构设计空间同时实现优异力学性能与其它功能特性方面的潜力,以有效发挥多主元高熵材料的独特优势和价值。

摘要：高熵合金突破了传统合金设计理念的桎梏,具有高强度、高硬度、高耐磨性及抗腐蚀性,是一种具有巨大发展前景的新型金属材料。然而,金属材料的强度与塑性之间存在倒置矛盾关系,高熵合金仍受困于这一难题。因此,设计开发兼具高强度与高塑性的高熵合金材料已成为目前研究热点与难点。近年来,异构设计理念在传统金属材料强韧化这一问题上得到发展,如何设计异构高熵合金以实现高熵合金强韧化,使合金兼具高强度与高塑性,引起了科研人员的重视。本文从异构显微组织尺度出发,综述了目前存在的异构显微结构设计方法,分析了不同异构组织对其强韧化机制及力学性能的影响,并对未来高强韧高熵合金显微结构设计进行了展望。

摘要：金属基复合材料的力学性能不仅取决于增强相与基体的成分配比,还取决于2者的复合构型(形状、尺寸和空间分布)。本文主要围绕复合构型设计,包括增强体非均匀构型设计和基体本征异构设计,归纳金属基复合材料构型设计尺度精细化、尺寸定量化、结构参量多元化的发展历程,探讨了基于能量耗散理论的金属基复合材料构型化复合与强韧化的未来发展方向。

摘要：纳米多晶金属材料因具有高体积分数晶界而表现出许多独特的力学性能,如高强度、高硬度、良好的抗磨性和优异的抗疲劳性能等。然而,大量晶界导致的晶间软化和晶界脆性等问题,严重制约其在结构工程领域的实际应用。因此,如何对纳米多晶金属中丰富而又普遍的晶界进行精细设计,并建立相关力学性能变异的新理论和新方法,成为目前材料科学与纳米力学领域研究的热点和难点。本文主要以面心立方结构金属为例,综合阐述了近年来通过晶界工程提升纳米多晶材料力学性能的研究进展,重点介绍了目前几种主要的晶界调控方法及其对强度和塑性的影响,并对其内在强韧化机制进行对比分析,最后归纳分析了晶界设计在纳米材料力学行为研究方面仍存在的问题和挑战,展望了其今后的发展方向。

摘要：基于界面断裂力学理论 ,以界面的断裂能和混合度为基本细观参数 ,揭示了材料界面增韧的主要力学机理 :一是提高界面断裂韧性 ,二是实现最佳断裂路径 ,并以此为依据 ,分析了材料界面强韧化设计的主要原理和方法 。

摘要：高熵合金是近年来涌现出的一种新型金属材料。不同于传统合金设计以1种或2种元素为主添加其它合金元素为辅的方案,高熵合金由多种元素以等原子比或近等原子比的成分组成,具有独特的原子结构特征,因而呈现出诸多不同于传统合金的独特性能。自高熵合金被首次报道以来,目前已经研发出了一系列的高熵合金体系,在物理、化学、热力学性能方面显示出独有的优势,尤其在力学行为方面显示出高强、高硬、耐磨、耐蚀、抗高温软化等优异的性能,在国际学术界引起了广泛的关注和研究兴趣,已经成为新的研究热点。本文从高熵合金变形机理研究存在的挑战出发,主要综述了高熵合金的力学性能和变形行为特点,已经提出的强韧化方案及相关机理,并对未来高熵合金变形行为的研究进行了简单展望。

摘要：随着电子行业向便携化、智能化、柔性化方向不断发展,非晶合金薄膜由于强度和硬度高、耐磨损及耐腐蚀性好、表面粗糙度低等诸多性能优势,在微纳机电系统、传感器和生物医学方面显示出巨大的应用潜力,成为国内外炙手可热的高新技术材料之一。然而,剪切局域化和应变软化导致的室温脆性是非晶合金薄膜的致命问题,严重制约着其在结构工程领域中的广泛应用。因此,非晶合金薄膜的强韧化设计是目前的研究热点和前沿课题。近年来,随着生产工业和研发技术不断进步,各种新型非晶合金薄膜材料不断涌现。特别地,复合化具有高度的设计性和可控性,在非晶合金薄膜的强韧化研究方面得到广泛关注。本文回顾了非晶合金复合薄膜的几种主要结构设计策略,围绕“微观结构-力学性能-强韧化机制”的本构关系,重点阐述了不同微观结构对非晶合金薄膜力学性能和变形机理的影响,并对该课题研究进程中所面临的主要问题和挑战进行了展望。

摘要：航天、航空、船舶等工业的飞速发展对耐热合金提出了更高的要求。传统的耐热合金经长期深入发展,其高温性能已经挖掘至接近极限,亟待开发新的耐热合金体系。近年来提出的多主元高熵合金颠覆了传统固溶体合金的设计理念,显著拓宽了合金设计的成分范围,有望利用这一新的合金设计理念开发出性能更加优异的耐热合金体系。已提出的多种耐热多主元合金体系表现出各自独特的性能特点,也存在各自的不足。其中,体心立方结构的难熔多主元合金具有很高的高温强度,但室温韧性较差;而面心立方结构的多主元合金具有优异的韧塑性,但高温强度较低。针对这些问题,研究人员研究了多种强韧化方法,产生了显著的强韧化效果。本文总结了已有的耐热多主元合金体系,分析了不同合金的微观组织特点和强韧化机理,展望了耐热多主元合金的发展方向,以期为突破新型耐热合金体系开发的学术研究和工程应用提供一定的参考。

摘要：本文主要阐述强韧化材料细观力学设计的基本概念和方法、力学模型和关键技术．探讨建立材料优化设计模型的可能途径．特别强调面向计算机的材料性能定量设计方法和材料细观力学设计的软件系统．

摘要：使用热力学软件设计了一种新型双相高熵合金(FeCoNiTi),利用真空电弧熔炼和热处理制备出FeCoNiTi高熵合金块体材料。表征结果表明,FeCoNiTi高熵合金由层状结构的Laves相和魏氏体板条FCC相组成。在室温下FeCoNiTi高熵合金具有良好的综合力学性能(抗压强度sb=2.08 GPa,压缩应变e=20.3%)。高强度来自"硬"Laves相(层状结构)的强化,而"软"FCC相(魏氏体板条)中的位错滑移和变形孪晶提供塑性。