Gelijktijdige hoge sterkte en grote ductiliteit zijn altijd wenselijk voor metalen materialen. Echter, terwijl de sterkte van metalen en legeringen gemakkelijk vijf tot vijftien keer kan worden verhoogd door eenvoudige plastische vervorming of korrelverfijning tot op nanoschaal, de winst in sterkte gaat gewoonlijk gepaard met een drastisch verlies van uniforme taaiheid. Ductiliteit is sterk afhankelijk van het werkhardend vermogen, die zwak wordt in materialen met een hoge sterkte, vooral in een eenfasig materiaal.

Online publiceren in PNAS , de onderzoeksgroep van Prof. WU Xiaolei aan de Chinese Academie van Wetenschappen, in samenwerking met Prof. En Ma aan de Johns Hopkins University, ONS., hebben een strategie aangetoond voor het exploiteren van een dynamisch versterkte heterogene korrelstructuur op meerdere niveaus (HGS). Ze demonstreerden het gedrag van zo'n HGS met behulp van de face-centered-cubic CrCoNi medium-entropy alloy (MEA) als modelsysteem.

Rugspanningsverharding is meestal niet duidelijk in eenfasige homogene korrels. Om dit te overwinnen, de wetenschappers creëerden met opzet een ongewoon heterogene korrelstructuur. Ze maakten gebruik van de lage stapelfoutenergie van de MEA, die het genereren van verbroederde nanokorrels en stapelfouten tijdens trekbelasting vergemakkelijkt, dynamisch versterken van de heterogeniteit op de vlucht.

Voor de resulterende extreme HGS, Verharding door rugspanning kan ongewoon sterk worden gemaakt en kan worden volgehouden tot grote trekspanningen na het opbrengen bij gigapascal-spanning in de afwezigheid van heterogeniteiten van een tweede fase. specifiek, met behulp van koudwalsen en herkristallisatie-gloeien, construeerden de onderzoekers vakkundig een HGS met korrelgroottes op drie niveaus (micrometer, submicron, en nanometer), waarover spanning en rekverdeling optreden wanneer de HGS plastisch wordt vervormd.

Door de grotere spanningen daar vormen zich nieuwe nanokorrels op de korrelhoeken. Deze dynamische korrelverfijning, vergelijkbaar met het TWIP-effect en het TRIP-effect, draagt ​​bij aan de verharding van de rugspanning, die de grootste blijkt te zijn van alle tot dusver gerapporteerde legeringen.

Deze HGS bereikt in een eenfase, eenvoudig gestructureerde (FCC) legering een combinatie van sterkte en ductiliteit die normaal gesproken complexe heterogeniteiten vereist, zoals in meerfasige staalsoorten.