江峰
  • 教授
  • 博士生导师
  • 硕士生导师
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  • 所在单位:材料科学与工程学院
  • 学历:博士研究生毕业
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  • 学位:博士
  • 学科:材料科学与工程
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博士毕业生陈良斌和博士生唐可合作的关于碳掺杂低成本高熵合金的低温性能研究论文在 Journal of Alloys and Compounds 发表
  • 发布时间:2026-04-03
  • 文章标题:博士毕业生陈良斌和博士生唐可合作的关于碳掺杂低成本高熵合金的低温性能研究论文在 Journal of Alloys and Compounds 发表
  • 内容:
    Twinning activation-enabled superior strength-ductility synergy in carbon interstitial
    Fe40Mn40Co10Cr10 HEA for cryogenic applications
     
    Liangbin Chen a , Ke Tang b, ⁎ , Weijie Tian a , Ran Wei c , Yaohui Li a , Yanpu Chao a , Feng Jiang b, ⁎
    a School of Mechatronics Engineering, Xuchang University, Xuchang, 461000, China
    b State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, Xi’an Jiaotong University, Xi’an,
    710049, China
    c School of Materials Science and Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou, 450001, China
     
    摘要: 
    大量碳掺杂是提升面心立方(FCC)中/高熵合金(M/HEAs)力学性能的有效策略,但常会在低温环境下诱发延性-脆性转变(DBT),从而限制其低温应用。本研究制备了(Fe40Mn40Co10Cr10)96.7C3.3多元素合金(MEA),并在室温下进行冷轧处理以预先引入微观结构变形,避免低温 DBT 行为。此外,系统研究了冷轧减量与温度对力学响应、变形机制及断裂特性的影响。研究结果表明,该MEA在冷轧及后续拉伸变形过程中始终保持单一FCC相结构且未发生相变。在298 K温度下,合金表现出典型的强度-延展性特性:屈服强度从476 MPa线性增至1279 MPa,断裂伸长率从70.1%降至12.6%,同时断裂模式随冷轧减薄率增加从剪切断裂转变为正断裂。相比之下,在77 K温度下,该合金表现出非单调的延展性演变,即断裂伸长率从冷轧20%时的降至12.7%,但在30%轧制量时升至26.5%,从而实现优异的强度-延展性协同效应(屈服强度:1625 MPa)。这种现象源于变形孪晶的广泛激活作用——这些孪晶不仅能承载塑性应变,还能抑制应变集中效应,从而将断裂模式从晶间断裂有效转变为跨晶断裂。对强化机制的定量分析表明,位错强化与孪晶边界强化是影响屈服强度的主要因素。本研究证实,适时施加预变形是调控变形机制、抑制碳掺杂金属/合金高强钢低温脆性的有效策略。
     
     

    本文是在2018年首次发表的MSEA论文工作的继续,主要是开发低成本高性能合金,该MSEA论文受到了广泛关注,已经被引用234次。 

     已经发表的相关论文如下:

    [1] L.B. Chen, R. Wei, K. Tang, J. Zhang, F. Jiang*, L. He, J. Sun. Heavy carbon alloyed FCC-structured high entropy alloy with excellent combination of strength and ductility, Materials Science and Engineering A. 716 (2018) 150–156. SCI应用234次).

    [2] L.B. Chen, R. Wei, K. Tang, J. Zhang, F. Jiang*, J. Sun. The ductile-brittle transition of carbon alloyed Fe40Mn40Co10Cr10 high entropy alloys. Materials Letters. 236 (2019) 416–419. SCI应用67次).

    [3] K. Tang, L.B. Chen, S. Wang, R. Wei, Z.Y. Yang, F. Jiang*, J. Sun. Development of a large size FCC high-entropy alloy with excellent mechanical properties. Materials Science and Engineering A. 761(2019)138039. SCI应用36次).

    [4] L.B. Chen, T.H. Cao, R. Wei**, K. Tang, C. Xin, F. Jiang*, J. Sun. Gradient structure design to strengthen carbon interstitial Fe40Mn40Co10Cr10 high entropy alloys. Materials Science and Engineering A.772 (2020) 138661. SCI应用72次).

    [5] K. Tang, Y.K. Wu, R. Wei, L.B. Chen, S. Lu, Y.L. Qi, F. Jiang*, J. Sun. Achieving superior cryogenic tensile properties in a Ti-doped (Fe40Mn40Co10Cr10)96.7C3.3 high-entropy alloy by recovering deformation twinning. Materials Science and Engineering A. 808 (2021) 140927. SCI引35次).

    [6] Y. H. Shi, J.Q. Wang, P.F. Yun, K. Tang, L.B. Chen,* , R. Wei , J. Tian , Y.K. Wu, F.Jiang** . Achieving high performance low-cost Co-free FeMnCrNi-based medium entropy alloys via multiple synergistic strategies. Journal of Alloys and Compounds 1032 (2025) 181159.

     

    [7] Y.H. Shi, L.B. Chen*, T.H. Cao, R. Wei, Z.Y. Yang, Y.H. Li, C. Yang, X.X. Wan, Y.K. Wu, F. Jiang**Charpy impact behavior and fracture mechanisms in cost-effective ferrous medium-entropy alloy at ambient and cryogenic temperatures. Intermetallics 178 (2025) 108628.

     

    [8] Y.H. Shi, Z.Y. Yang, L.B. Chen*, R. Wei, Y.K. Wu, F. Jiang*. Superior strength-ductility synergy in a cost-effective (Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4 medium-entropy alloy processed by cryogenic rolling and low-temperature annealing. Journal of Alloys and Compounds 1050 (2026) 185507.