持续开展国际合作，扎实推进协同创新

材料科学与工程学院与日本原子能研究开发机构共同揭示

高熵合金延展特性

近日，河北工业大学材料科学与工程学院、广东省科学院新材料研究所与日本原子能研究开发机构（JAEA）物质科学研究中心开展合作研究，充分利用日本JRR-3原子反应堆单色中子束应力测试谱仪RESA对高熵合金进行定量织构表征，成功揭示了碳间隙原子在高熵合金轧制过程中对特定织构形成的影响机制，为先进金属材料的开发提供有力支撑。相关成果发表于国际知名学术期刊《Scripta Materialia》（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2024.116046），论文通讯作者为河北工业大学方伟副研究员，JAEA物质科学中心徐平光研究副主干。此项研究已经发表便引起了国际科研工作者的广泛关注，目前已被JAEA官方网页作为国际热点研究公开专题报道（相关连接：https://www.jaea.go.jp/02/press2024/p24051702/）。

间隙原子强化高熵合金以其卓越的机械性能（包括高强度、高延展性）以及独特的功能特性，成为了材料科学的研究前沿。在轧制态合金中，晶体学取向分布和微观组织结构对合金的最终综合性能起着决定性作用。因此，深入理解轧制过程对合金性能的影响机制对于推动间隙原子（特别是碳间隙原子）强化高熵合金的开发与应用具有重要意义。因此，联合研究团队基于Fe、Mn、Co、Ni四种元素相对较低的碳亲和力，设计了无碳化物形成的(FeMnCoNi)96.5C3.5合金，并以FeMnCoNi合金为对比试样，利用中子衍射技术研究了碳间隙原子对高熵合金轧制变形组织的影响。中子衍射技术可以提供高统计性晶体学取向分布信息，包括内部和表面晶粒，晶粒数量可以达到109个，使得块状样品平均织构结果比使用X射线衍射和电子背散射衍射的结果具有更高的统计性和可重复性。团队通过RESA中子衍射实验清楚地捕捉到了碳间隙原子所引起的晶体学极图差异（图下图所示）。发现，尽管在形变早期阶段含碳和不含碳高熵合金的组织特征相似，但在50%冷轧变形量后，含碳合金的Brass和Goss织构明显高于无碳合金，而Copper织构和S织构组分含量较低，碳间隙原子诱导的大量孪晶是变形织构形成明显差异的主要原因。此项工作对于揭示碳间隙原子对高熵合金组织演变的影响规律以及微观组织与性能优化提供了坚实的理论支撑。

河北工业大学材料科学与工程学院重视青年教师培养，陆续派出多名教师到境外开展合作研究，不断推进国际合作交流。日本原子能研究开发机构（JAEA）同时拥有原子反应堆中子源(JRR-3)、大强度质子加速器散裂中子源(J-PARC)和高能同步辐射源(SPring-8)等大型科学设施，在原子能科学技术相关领域的基础和应用研究国际领先。学院长期与JAEA保持良好的合作关系，坚持选派优秀青年教师赴JAEA共同开展科研工作，提升学校的基础研究水平。

图文：方伟

审核：夏兴川、郑士建、张雪莹