Ultrahigh intermediate-temperature strength and good tensile plasticity in chemically complex intermetallic alloys via lamellar architectures

材料科学 金属间化合物 极限抗拉强度 晶界 层状结构 变形机理 可塑性 高温合金 位错 变形(气象学) 拉伸试验 冶金 复合材料 微观结构 合金
作者
Bo Xiao,Jun Zhang,Shaofei Liu,Yinghao Zhou,Jiang Ju,Ji‐Jung Kai,Yilu Zhao,Xiawei Yang,Lianyong Xu,Shijun Zhao,Tao Yang
出处
期刊:Acta Materialia [Elsevier BV]
卷期号:262: 119459-119459 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.actamat.2023.119459
摘要

As a newly emerged class of materials, chemically complex intermetallic alloys (CCIMAs) with exceptional thermal and mechanical properties are a promising candidate for high-temperature structural use. However, serious intergranular embrittlement at intermediate temperatures (600∼800°C) is frequently found in those CCIMAs, obstructing their large-scale engineering applications. In this study, through deliberately tailoring thermomechanical processing, we designed a lamellar-structured (LS) L12-type Co-Ni-Al-Ti-Ta-Nb-B-based CCIMA that effectively overcomes this critical issue. The LS-CCIMA exhibits an excellent yield strength (YS) of ∼1.0 GPa with a large tensile elongation of ∼17% at room temperature. More prominently, it also presents an anomalous YS of ∼1.2 GPa combined with an acceptable tensile elongation of ∼10% at intermediate temperatures ranging from 600 to 800°C, outperforming those of many other simple ordered intermetallics and conventional superalloys. Such superb immediate-temperature strengths primarily originate from the high anti-phase boundary energy caused by the addition of multiple alloying elements (Ti, Ta, and Nb) and the pile-ups of geometrically necessary dislocations. Moreover, we attribute the acceptable tensile plasticity to the increased plastic deformation capacities from the activation of various deformation-induced substructures (e.g., dislocation pairs at 600°C and superlattice intrinsic stacking faults at 800°C) and the inhibiting mechanisms of the lamellar structures on oxygen-induced grain boundary damage and microcrack's propagation. This work provides a new pathway for the innovative design of strong-yet-ductile heat-resistant CCIMAs.
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