Para materiales metálicos siempre es deseable una alta resistencia y una gran ductilidad simultáneas. Sin embargo, mientras que la resistencia de los metales y las aleaciones se puede aumentar fácilmente de cinco a 15 veces mediante una simple deformación plástica o refinamiento de granos hasta la nanoescala, el aumento de fuerza suele ir acompañado de una drástica pérdida de ductilidad uniforme. La ductilidad depende en gran medida de la capacidad de endurecimiento por trabajo, que se debilita en materiales de alta resistencia, especialmente en un material monofásico.

Publicar en línea en PNAS , el grupo de investigación del Prof. WU Xiaolei de la Academia China de Ciencias, en colaboración con el Prof. En Ma de la Universidad Johns Hopkins, NOSOTROS., han demostrado una estrategia para explotar una estructura de grano heterogénea multinivel reforzada dinámicamente (HGS). Demostraron el comportamiento de un HGS de este tipo utilizando la aleación de entropía media (MEA) de CrCoNi cúbica centrada en la cara como sistema modelo.

El endurecimiento por tensión posterior no suele ser obvio en los granos homogéneos de una sola fase. Para superar esto, los científicos crearon deliberadamente una estructura de grano inusualmente heterogénea. Aprovecharon la baja energía de falla de apilamiento del MEA, que facilita la generación de nanogranos maclados y fallas de apilamiento durante el esfuerzo de tracción, reforzando dinámicamente la heterogeneidad sobre la marcha.

Para el HGS extremo resultante, El endurecimiento por tensión de retroceso se puede hacer inusualmente fuerte y sostenido a grandes deformaciones por tracción después de ceder a una tensión gigapascal en ausencia de heterogeneidades en cualquier segunda fase. Específicamente, utilizando laminación en frío y recocido de recristalización, Los investigadores construyeron hábilmente un HGS con tamaños de grano de tres niveles (micrómetro, submicrón y nanómetro), a través del cual se produce la división de esfuerzos y deformaciones cuando el HGS se deforma plásticamente.

Se forman nuevos nanogranos en las esquinas de los granos debido a las tensiones más grandes allí. Este refinamiento dinámico del grano, similar al efecto TWIP y al efecto TRIP, contribuye al endurecimiento por tensión de la espalda, que es la más grande de todas las aleaciones reportadas hasta ahora.

Este HGS logra en una sola fase, aleación de estructura simple (FCC) una combinación de resistencia-ductilidad que normalmente requeriría heterogeneidades complejas, como en los aceros multifase.