文章导读
当你以为金属材料在高速冲击下失效，只是温度升高导致的“热软化”时，北理工团队的这项研究可能会彻底颠覆你的认知。他们通过原位监测，实时捕捉了难熔高熵合金在动态冲击下的变形过程，却发现了一个反直觉的事实：在致命的绝热剪切带形成之前，起主导作用的并非温度，而是微观结构自身的“结构软化”。这意味着，以往许多针对材料抗冲击性的优化方向可能都走在了岔路上。更关键的是，他们通过一项巧妙的限位实验，在剪切带成型前捕捉到了纳米晶的生成，这为颠覆性的理论提供了直接证据。这项发表在顶刊的研究，究竟揭示了怎样一条全新的材料失效路径，又将对下一代装甲和防护材料的研发产生何种根本性的影响？
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近日，金属材料领域顶级期刊《Acta Materialia》发表北京理工大学材料学院程兴旺教授、李泽洲教授团队在难熔高熵合金绝热剪切带形成机理方向取得的最新研究进展。文章题目：An in-situ study on the formation mechanism of adiabatic shear band in refractory high-entropy alloys。北京理工大学材料学院贺健业博士为论文的第一作者，北京理工大学材料学院程兴旺教授、李泽洲教授和北京理工大学先进结构技术研究院朱盛鑫副教授为通讯作者。北京理工大学陈浩森教授和曾庆磊副教授在原位监测实验设计、微观组织演化表征及理论建模分析等关键技术环节提供了重要指导。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.121843
原位监测NbTaTiV和NbTaTiVW难熔高熵合金的动态力学性能、温度演化及变形过程
金属材料在冲击条件下的失效往往与绝热剪切带的形成有关。本项工作采用原位监测手段实时捕获高熵合金动态力学性能、温度演化及变形过程。研究创新性提出，在剪切带形成前结构软化相较于热软化占据主导作用，明确澄清温升是剪切带形成后的能量耗散结果，而非诱发剪切带产生的根本原因。为验证该结论，团队进一步开展限位动态变形实验，成功在绝热剪切带形成前，观测到纳米晶的生成，为“结构软化主导剪切带形成”理论提供了直接实验佐证。结合微观组织分析，研究从热力学、动力学及能量耗散多个角度阐明了两种高熵合金绝热剪切带的形成路径与内禀机制。本研究的实验结果与分析有效澄清了高应变率下难熔高熵合金绝热剪切带形成机制，为该类合金的动态性能优化提供了重要理论参考。
两种难熔高熵合金在冲击下微观组织演化示意图
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这结构软化说得挺有道理！