Journal of Materials Science - JMS Article Abstracts in Chinese: Volume 59, Issue 14
The Editors of Journal of Materials Science are pleased to present a selection of abstracts translated into Chinese.
评论：利用严重塑性变形改善电池材料性能的最新进展 (this opens in a new tab)
Review: recent advances using severe plastic deformation to improve the properties of battery materials
Mohammad Zohrevand, Nafiseh Hassanzadeh, Reza Alizadeh & Terence G. Langdon
严重塑性变形（SPD）技术能够通过应用大的塑性应变来改变材料的微观结构，从而实现材料性能的改善。通常，SPD后得到的微观结构更均匀、更细化，而特定的晶体学纹理也可能根据材料和加工路线的不同而发展。在这项研究中，我们回顾了迄今为止用于处理电池材料的SPD程序，主要针对的是Zn-，Li-，Mg-和Al-基电池。在各种SPD技术中，高压扭转、等通道角压、累积轧制、摩擦搅拌处理和变形驱动冶金都对方便处理电池材料具有特殊的兴趣。这篇评论表明，利用SPD技术生产具有改善性能的电池材料，特别是在使用这些程序制造金属电极方面，具有重要的潜力。
评论：用于先进医疗设备的nanoSPD生产的金属材料 (this opens in a new tab)
Review: nanoSPD-produced metallic materials for advanced medical devices
Ruslan Z. Valiev, Yufeng Zheng & Kaveh Edalati
目前，特殊金属材料（钛及其多种合金，不锈钢，镁合金等）被广泛用于制造许多医疗工具和设备，选择适当的材料至关重要，因为它决定了医疗设备的成功和安全性。近年来，人们积极进行研究和开发，以通过严重塑性变形（SPD）技术对这些生物材料进行纳米结构化，从而改善其机械和功能性能。SPD处理在金属生物材料中引发的特定纳米结构特征显著地提高了它们的性能，这已经在最近进行的一系列调查活动中得到证实，以改善现有的金属生物材料并探索其生产能力的潜力。本文对这些工作进行了回顾，并考虑了在金属生物材料中实现更高级别属性的科学原理，以及相关的挑战和不确定性，这为生产新一代具有改进设计和增加生物功能性的医疗植入物提供了基础。
在等通道角压制过程中，对银的微观结构和纹理演变进行了多尺度研究 (this opens in a new tab)
Multi-scale investigation of microstructure and texture evolution during equal channel angular pressing of silver
Satyam Suwas, Werner Skrotzki, Nils Scheerbaum, Thierry Grosdidier, Jean-Jacques Fundenberger, Laszlo S. Tóth & Heinz-Günter Brokmeier
对纯银进行了多尺度研究，该纯银经过等通道角压制，最多进行了3次压制。使用扫描和透射电子显微镜以及中子和高能同步辐射衍射来检查微观结构和纹理。材料中形变亚结构的演变与其低堆垛错位能量一致，然后通过恢复机制导致整体微观结构的细化。恢复机制在3次压制后就开始出现。在形变过程中涉及的孪晶支持通过涉及应变诱导的边界迁移的动态再结晶机制来实现晶粒细化，从而贡献到稳态晶粒尺寸。通过中子衍射测量的全局纹理，通过孪晶辅助的形变机制形成。发现纹理在厚度上是不均匀的。图形摘要
添加Sc对高压扭转处理AA2195 Al-Li合金微观结构、纹理和强度演变的影响 (this opens in a new tab)
Effect of Sc addition on evolution of microstructure, texture and strength of high-pressure torsion-processed AA2195 Al–Li alloy
Soumita Mondal, K. G. Raghavendra, Ajit Panigrahi, N. Nayan, Surendra Kumar Makineni & Satyam Suwas
通过电子显微镜、X射线衍射和维氏显微硬度测试，分别研究了Sc添加量为0.025 wt% (LoSc) 和0.25 wt% (HiSc) 对室温HPT处理过程中AA2195合金微观结构、纹理和机械性能演变的影响。较高的Sc添加量增加了HPT处理后5次旋转形成的析出相的体积分数，这一点从STEM-HAADF成像和高分辨率X射线衍射图案分析中都可以推断出来。这主要归因于析出相的大小、分布和形态。Sc含量的增加导致Cu在Al基体中的固溶度降低，从而导致含Cu析出相的析出增多。Sc含量的增加导致A2∗理想剪切纹理成分的强度降低，以及C成分({100} < 011 >)的强度增加，这是由于存在较大析出相时，动态恢复和再结晶更容易发生。因此，由于形成了纳米晶微观结构以及纳米级析出相的均匀分布，LoSc合金达到了最高的显微硬度。在HPT处理过程中，LoSc合金中的这种细小析出相分布保持了最小的晶粒尺寸和最高的位错密度，应变约为30。这些在LoSc中增强的性能归因于在HPT处理过程中，粒内形成了15至25纳米的细小析出相，以及在粒界处形成了小于100纳米的析出相。
Zr微合金化对高压扭转和后续退火处理的CoCrNi中熵合金微观结构细化和机械性能的影响 (this opens in a new tab)
Effect of Zr micro-alloying on microstructure refinement and mechanical property of CoCrNi medium-entropy alloy processed by high-pressure torsion and subsequent annealing
Bhukya Devendar Singh Rathod, Reza Gholizadeh, Myeong-heom Park, Shuhei Yoshida & Nobuhiro Tsuji
中熵合金（MEAs）最近已经作为传统合金在高性能应用中的潜在替代品而崭露头角。在众多开发的MEAs中，等原子CoCrNi MEA以其出色的机械性能而脱颖而出。然而，这种具有单相FCC结构的MEA的屈服强度并不特别高。本研究提出了一种通过添加少量锆（0.2 at.%）来增强MEA的新方法。铸造并均匀化了一个(CoCrNi)99.8Zr0.2MEA，以及一个用于比较目的的CoCrNi MEA。合金经过高压扭转，然后在700-1100°C的温度范围内退火。在Zr掺杂的MEA中，退火导致FCC矩阵内的再结晶，伴随着细小分散颗粒（Ni7Zr2）的沉淀。同时的沉淀阻碍了晶粒生长，保持了细化的晶粒尺寸（0.17 - 4 µm）在广泛的温度范围内。相比之下，Zr-free对应物在高温下的晶粒尺寸迅速增加到10 µm以上。Zr掺杂显著增加了屈服强度，对延性的负面影响微乎其微。强度增强是由于晶粒细化、沉淀和由于Zr在位错位置的偏析引起的位错锁定。这些现象及其对Hall-Petch关系的影响进行了研究和讨论。本研究证明微合金化是增强MEAs的有前景的策略，使这些合金优于其传统的对应物。图形摘要
通过高压滑动过程强化A5052铝合金 (this opens in a new tab)
Strengthening of A5052 aluminum alloy by high-pressure sliding process
Ahmad Muhammad Aziz, Intan Fadhlina Mohamed, Zenji Horita, Mohd Zaidi Omar, Zainuddin Sajuri, Norinsan Kamil Othman, Junaidi Syarif, Mohamed Abdelgawad Gebril, Farhad Ostovan, Seungwon Lee, Kenji Matsuda, Manabu Yumoto, Yoichi Takizawa & Ammar Abdulkareem Hashim Al-Ameri
一种商业纯度的Al-2mass% Mg合金（A5052）通过使用高压滑动（HPS）进行严重的塑性变形进行加工，以实现晶粒细化。在HPS处理和随后的退火后，检查了机械性能和微观结构。退火通过降低位错密度和晶粒生长。然而，150°C的退火导致屈服应力σy增加到420 MPa，以及在Ludwik的方程中定义的应变硬化系数（n= 0.49），与σy=375MPa和n= 0.25在HPS处理状态下进行比较。结果显示，Hall-Petch关系以系数k= 0.16 MPa m−1/2保持。维氏硬度与拉伸应力的比值（Hv/σTS）约为3，而与屈服应力的比值（Hv/σy）为3.3-4.8。此外，包括本研究在内的几种SPD方法的拉伸强度与等效应变的绘图结果呈线性关系，并表明HPS过程产生了最高的强化。对HPS处理的A5052合金的强化机制进行了评估，以便确定强化的主要贡献来自于由于显著的晶粒细化导致的晶界硬化，这占总强度的70%。图形摘要
预退火对高压扭转后Ti-2 wt%V合金中ω相形成的影响 (this opens in a new tab)
Effect of pre-annealing on the formation of the ω-phase in the Ti-2 wt%V alloy after high-pressure torsion
G. S. Davdian, A. S. Gornakova, B. B. Straumal, A. Korneva, N. S. Afonikova, E. A. Novikova & A. I. Tyurin
尽管钒在许多合金中被用作合金元素，但二元Ti-V系统的研究非常不足。特别是，对于这个系统，还没有研究过热处理与高压扭转（HPT）结合的效果。Ti-2 wt%V合金在Ti-V相图的两个不同区域的三个温度下进行了预退火，分别是400°C（α相）、700°C（α相）和1000°C（β相）。也研究了铸态。退火和淬火后，所有四个样品只含有α/α'相。在HPT之后，材料中出现了ω相。其部分从70%增加到76%，随着预退火温度的升高，但铸态样品在HPT后ωTi相的比例最大，为86%。测量了HPT后的纳米硬度（H）和杨氏模量（E）。H从5.1±0.1增加到6.4±0.1 GPa，随着预退火温度的升高。HPT过程中扭矩的稳态值也从1533增加到2094 N m。然而，E值几乎保持不变，为147±3 GPa。与退火样品相比，HPT后样品的显微硬度增加了大约两倍。
高分辨率电子显微镜研究纳米结构Al–2%Fe合金中的颗粒分散和沉淀 (this opens in a new tab)
High-resolution electron microscopy study of particle dispersion and precipitation in a nanostructured Al–2%Fe alloy
Jorge M. Cubero-Sesin, Masashi Watanabe & Zenji Horita
Al–Fe合金已经引起了研究者们几十年的关注，因为Fe是Al中最常见的杂质，由于其固溶度低，形成脆性的铝化物，影响机械性能。因此，对这些金属间化合物进行微观结构控制并实现高强度、热稳定性和高电导率是有趣的。高压扭转（HPT）已经应用于含有Al6Fe和Al3Fe金属间化合物的两种不同共晶相的Al–2%Fe合金，以精炼、分散和部分溶解它们。使用像差校正的高分辨率扫描/透射电子显微镜（HR-S/TEM）观察了在不同应变水平下HPT处理后的微观结构，对金属间相的分散和它们与Al基体的取向关系进行了详细分析。通过HPT老化后得到的过饱和固溶体中的沉淀物，负责时效硬化，也进行了详细研究。二次Al3Fe和Al6Fe相的碎片化到纳米尺度大小，即使在HPT高应变后，仍可观察到与基体在晶面上具有相似间距（低错配应变）的颗粒的细分散。半相干Al6Fe是峰值老化条件下的主要沉淀物，颗粒从Al6Fe到Al3Fe的相变随着老化而发生。Al3Fe颗粒随着尺寸的增长而失去相干性。通过对Fe含量颗粒在纳米尺度上的相干性和取向关系的研究，可以解释时效硬化效应，这种机制对于含有可混溶元素的Al合金是相似的，但至今尚未报道过超细晶Al–Fe合金。
通过等通道角压处理的超细晶粒CoCrFeNiMn高熵合金中的扩散 (this opens in a new tab)
Diffusion in ultra-fine-grained CoCrFeNiMn high entropy alloy processed by equal-channel angular pressing
Yao Jiang, Yuwei Liu, Hongbo Zhou, Shabnam Taheriniya, Baixue Bian, Lukasz Rogal, Jing Tao Wang, Sergiy Divinski & Gerhard Wilde
通过应用示踪扩散技术，研究了严重塑性变形（SPD）CoCrFeMnNi高熵合金（HEA）中的晶界扩散。经过两次等通道角压（ECAP）处理后，区分出了ECAP处理的CoCrFeMnNi HEA中的三条超快扩散路径，这些路径与孪生晶界、高角度晶界和孔隙缺陷相对应。增强的扩散性是由于在变形诱导的非平衡状态下，界面附近的高应变局部化引起的，这与材料的低堆垛错位能量导致的明显变形孪生有关。
在低温下通过高压扭转降低Ag在Cu中的稳态溶解度 (this opens in a new tab)
Decrease of steady-state solubility of Ag in Cu by high-pressure torsion at low temperature
B. B. Straumal, A. R. Kilmametov, P. B. Straumal & A. A. Mazilkin
在材料的高压扭转（HPT）过程中，经过一定数量的柱塞转动后，会达到稳态。这个稳态是由变形过程中晶格缺陷的形成和它们的松弛之间的动态平衡决定的。特别是在二元固溶体的HPT过程中，第二相粒子的溶解（以及固溶体的富集）与固溶体的分解（以及第二相的沉淀）之间存在竞争。结果是，在HPT过程中，二元固溶体中出现了一定的第二组分的稳态浓度css。这个浓度是等终的，它只依赖于HPT的条件，而不依赖于二元合金的初始状态。在室温下经HPT处理的铜银合金中，这个浓度是css= 5.5 wt.% Ag（Acta Mater.195(2020) 184）。可以预期，HPT温度的变化应该会改变动态平衡，改变css浓度。在这项工作中，我们在790℃，300小时和500℃，770小时的条件下对Cu − 8 wt.% Ag合金样品进行了退火。在790℃退火后，几乎所有的银原子都在铜基体中稀释。在500℃退火后，所有的银原子都在沉淀物中，铜基体几乎是纯的。退火后的样品在6 GPa，1 rpm，300 K和77 K的条件下进行了HPT。HPT后，第一个样品中的银浓度css降低，第二个样品中的银浓度增加。结果发现，稳态浓度css确实随着HPT温度从300 K降低到77 K而改变。它降低到css= 3.9 wt.% Ag。这意味着银原子的溶解和沉淀之间的动态平衡发生了变化，在77 K时，沉淀占优势。HPT还改变了银沉淀物的大小。大的沉淀物溶解，小的沉淀物增长。因此，银沉淀物的大小也从上下两方向达到稳态（约50 nm）。
经过严重塑性变形后的大块纳米结构镁合金AZ31的再结晶：原位衍射研究 (this opens in a new tab)
Recrystallization of bulk nanostructured magnesium alloy AZ31 after severe plastic deformation: an in situ diffraction study
Klaus-Dieter Liss, Jae-Kyung Han, Malte Blankenburg, Ulrich Lienert, Stefanus Harjo, Takuro Kawasaki, Pingguang Xu, Eitaro Yukutake & Megumi Kawasaki
经过高压扭转处理的镁合金AZ31，经过原位退火微束同步辐射高能X射线衍射，并与通过原位中子衍射研究的接收卷材材料进行比较。后者只表现出热膨胀和微小的恢复，而纳米结构样品显示出复杂的演变，包括恢复，强烈的再结晶，相变，以及各种颗粒生长的制度。使用Williamson-Hall分析确定的纳米级颗粒尺寸，表现出无缝生长，与过渡到较大颗粒的趋势一致，通过在衍射环上的单颗粒反射的占用来评估。该研究揭示了由热膨胀，Al原子的分离，以及空位生成和湮灭动力学引起的应变异常。值得注意的是，通过高压扭转生成了大量的多余空位，并保持用于驱动再结晶和在加热过程中形成高活性体积以进行扩散和相沉淀。在Williamson-Hall图中观察到的无规律散射表明，严重塑性变形后的位错密度高，这在再结晶过程中显著减少。随后，位错在颗粒生长过程中再次出现，可能是对较大颗粒中的扭矩梯度的响应。值得注意的是，高温和低温下产生的位错的无规律散射特性不同，这强调了滑移系统激活的强烈温度依赖性。图形摘要
应变率敏感性图和低温超塑性延展性的估计 (this opens in a new tab)
Strain-rate sensitivity maps and the estimation of ductility for low temperature superplasticity
Roberto B. Figueiredo
材料在拉伸中的延展性能强烈受到应变率敏感性的影响，而这个参数在超细和纳米晶材料的变形过程中起着更大的作用。最近的研究表明，基于晶界滑移的变形机制可以预测这些材料的应变率敏感性和超塑性延长的条件。然而，在评估低温变形行为时，必须考虑其他强化机制。本研究通过考虑两种机制来估计流动应力和应变率之间的关系，从而在这个话题上取得了进展。晶界滑移模型被用来估计晶粒尺寸强化，而一般的热活化机制被用来估计其他强化机制。这个程序通过文献中的数百个数据点进行验证，这些数据点来自于不同的材料，具有不同的晶粒尺寸，并在不同的温度和应变率下进行测试。通过考虑这个模型，设计了应变率敏感性图，预测了高延展性的变形条件。通过将文献中报道的延长与预测的应变率敏感性进行比较，进一步验证了这些图。
通过高压扭转处理Mg-6Zn-0.2Ce对其作为生物材料的使用影响 (this opens in a new tab)
Effect of processing Mg–6Zn–0.2Ce through high-pressure torsion on its use as a biomaterial
Lochan Upadhayay, Sagar Nilawar, Chandan Kumar, Kaushik Chatterjee & Praveen Kumar
在这里，我们研究了高压扭转（HPT），一种严重的塑性变形过程，对Mg-6Zn-0.2Ce合金的机械性能、腐蚀和细胞毒性的影响，这种合金是生物可吸收骨植入物的候选材料。该合金通过准约束HPT进行处理，应用6 GPa的压力在室温下进行1、2和5次转动。经过两次HPT处理的样品显示出最小的晶粒尺寸，最高的强度，大约是接收的粗晶样品的五倍，以及韧性的降低。电化学阻抗谱和动态极化显示出经过两次HPT处理的Mg合金具有最高的腐蚀抗性；然而，在模拟体液中浸泡3天后，观察到了由于点蚀腐蚀而加速的降解。然而，所有HPT处理的样品在所有腐蚀测试中显示出比其退火对应物更低的腐蚀率。最后，细胞培养显示出良好的细胞相容性，HPT处理后细胞毒性没有任何明显的变化。总的来说，对Mg-6Zn-0.2Ce合金进行两次HPT可以增强强度和降低腐蚀率，而不损失细胞相容性，使其成为提高该合金作为生物可吸收骨科生物材料性能的有前景的策略。这项工作突出了HPT作为一种改善Mg合金生物医学性能的可行技术的潜力，为工程下一代生物医学植入物提供了可能。
通过高压扭转细化晶粒对中高熵合金CoCrFeNi和CoCrFeMnNi（含有不同含量的铬）的腐蚀行为的影响 (this opens in a new tab)
Influence of grain refinement via high-pressure torsion on corrosion behavior of medium- and high-entropy alloys CoCrFeNi and CoCrFeMnNi with various chromium contents
Naoki Hata, Motohiro Yuasa, Hiroyuki Miyamoto & Kaveh Edalati
通过高压扭转（HPT）细化晶粒对含有不同Cr含量的CoCrFeNi合金在0.5M H2SO4和3.5% NaCl溶液中的腐蚀行为的影响进行了研究。结果与CoCrFeMnNi合金进行了比较。两种合金在真空熔炼和HPT后都显示出单一的fcc相。在H2SO4中的防护钝化能力和对普通腐蚀的抵抗力高于Fe-Cr合金，并且随着Cr含量的增加而增加，这表明含Cr的高熵合金的高腐蚀抵抗力归因于Cr与其他支持元素的结合。然而，HPT对纳米晶结构的影响在H2SO4溶液中的普通腐蚀行为几乎可以忽略不计，而在NaCl中的局部攻击如点蚀的抵抗力对于CoCrFeNi合金有所提高。这与CoCrFeMnNi合金形成鲜明对比，后者在NaCl和H2SO4溶液中由HPT引起的变化几乎可以忽略不计。X射线光电子能谱表明在被动膜中富含Cr，但无论晶粒大小和Mn含量如何，其程度都较小，与文献中报道的Fe-Cr合金相比。通过HPT细化晶粒在被动膜中富含Cr的小变化和由此产生的腐蚀行为可能归因于高熵合金的固有性质，如迟钝的扩散和固有的晶格畸变。CoCrFeNi合金对点蚀腐蚀的抵抗力的提高可以通过超高应变变形的均匀化效应来解释，这可能不适用于含有溶质Mn的合金。
ZK60镁合金的长期氢存储性能通过不同的SPD（严重塑性变形）方法进行处理 (this opens in a new tab)
Long term hydrogen storage properties of ZK60 Mg-alloy as processed by different methods of SPD
P. Cengeri, Y. Kimoto, M. Janoska, Z. Abbasi, Y. Morisada, H. Fujii, N. Enzinger, Ch. Sommitsch, G. Boczkal, G. Krexner, M. J. Zehetbauer & E. Schafler
在通过不同的SPD（严重塑性变形）方法（如高压扭转（HPT）和摩擦搅拌处理（FSP））处理后，研究了Mg合金ZK60的氢存储特性，应用了各种变形程度和速率。对氢存储的容量和动力学进行了调查和分析，最多达到100个存储周期。虽然SPD变形的程度对存储容量的影响较小，但SPD处理方法本身很重要，FSP的容量比HPT多约30%。如DSC和XRD分析所示，由于增强了位错滑移活动，FSP中的SPD诱导的空位团聚体密度显著高于HPT（约10-3而不是约10-4）。由于通过Mg(Zn,Zr)沉淀物的稳定，空位团聚体在高达350°C的高存储温度下能够经受住多次的氢存储周期，并可以作为氢化的热稳定异质核。在所有应用的SPD方法中，无论变形程度如何，都发现了这种后一种机制，根据Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov分析提供了Avrami指数n=1，从第二个到最高的氢存储周期都已经存在。
Mg含量对通过ECAP-Conform和拉拔生产的超细晶Al-Mg-Zr线材的力学性能和电导率的影响 (this opens in a new tab)
Effect of Mg content on mechanical properties and electrical conductivity of ultrafine-grained Al–Mg–Zr wires produced by ECAP-Conform and drawing
Maxim Yu Murashkin, Dinislam I. Sadykov, Aydar M. Mavlyutov, Vil U. Kazykhanov & Nariman A. Enikeev
我们提出了生产高强度热阻性Mg掺杂的Al-Zr基导体的途径，这些导体将通过精心的热力学处理（包括时效、连续等通道角压和冷拉）制成超细晶线材。选择Al-0.97Mg-0.35Zr和Al-1.17Mg-0.34Zr（wt.%）合金作为研究对象，以揭示Mg对加工状态下合金性能的影响。在变形之前，研究合金的初始棒在400°C下时效72小时，以达到在铝基体中沉淀出亚稳相Al3Zr（L12）的纳米粒子。通过严重的应变后续冷拉对时效合金的微观结构进行细化，可以实现终极抗拉强度超过320 MPa，塑性与延伸至破裂超过2%和电导率约为50% IACS的有希望的组合。我们展示了生产的线材展示出与商业高强度耐热铝合金（KTAL）型AT2线材相似的热阻性，但强度明显优越。在保持高强度和可接受电导率之间的合理权衡的基础上，讨论了Mg浓度和热力学处理参数，这些参数基于提出的和早期报告的数据，以生产高性能耐热UFG Al-Mg-Zr线材。图形摘要
通过旋转锻造和随后的时效处理提高Cu-0.77%Cr-0.86%Hf合金的强度和电导率 (this opens in a new tab)
Increasing strength and electrical conductivity of Cu-0.77%Cr-0.86%Hf alloy by rotary swaging and subsequent aging
N. Martynenko, O. Rybalchenko, P. Straumal, N. Tabachkova, E. Lukyanova, G. Rybalchenko, D. Prosvirnin, E. Beletsky, P. Prokofiev, V. Yusupov, S. Dobatkin & B. Straumal
本研究探讨了冷旋转锻造（RS）和随后的时效处理对Cu-0.77%Cr-0.86%Hf合金的结构、电导率、机械特性和断裂韧性的影响。RS导致形成沿变形方向延伸的微观结构，其晶粒宽度为8.0 ± 0.2 μm。在这些延长的晶粒内部形成了具有370 ± 10 nm宽度的剪切带和500 ± 13 nm大小的亚晶粒的超细晶粒结构。RS后微观结构的细化导致最大拉伸强度（UTS）从300 ± 5增加到505 ± 12 MPa，而延性从54.0 ± 2.4减少到12.9 ± 0.3%。合金的随后时效处理导致Cr和Cu5Hf相的细粒子的析出。这些粒子的析出导致RS处理过的合金的UTS额外增加到558 ± 11 MPa，而延性增加到15.4 ± 2.4%。在这种情况下，伴随粒子析出的过饱和固溶体的分解，导致变形合金的电导率增加到77.7 ± 1.6%IACS。RS和随后在450 °C下进行4小时的时效处理的组合，导致疲劳极限从220增加到393 MPa。此外，这种处理还可以将断裂韧性系数增加6倍。
微观结构对Ni-NiO复合材料交换偏置的影响 (this opens in a new tab)
Influence of microstructure on exchange bias in Ni–NiO composites
M. Zawodzki, H. Krenn & A. Bachmaier
通过高压扭转（HPT）对由Ni和NiO（有无先前球磨）组成的粉末混合物进行合成，得到了具有趣味性的软/脆复合系统，即铁磁-反铁磁体积复合材料。这种变形导致Ni和NiO相尺寸在超细晶粒和纳米晶粒领域内大幅度减小。所有变形复合材料都观察到了Ni和NiO之间的磁耦合以及磁滞曲线（交换偏置）的偏移。根据组成和变形参数的不同，得到了不同的最终微观结构。Ni和NiO相的形态对磁性能和交换偏置的大小有影响。在具有均匀微观结构的Ni-NiO复合材料中，观察到了交换偏置的最高值。
Permimphy合金的微观结构、磁性能和机械行为之间的关系在高压扭转后 (this opens in a new tab)
Correlation between microstructure, magnetic properties and mechanical behavior of the Permimphy alloy after high-pressure torsion
Oussama Dabou, Thierry Baudin, François Brisset, Thierry Waeckerlé, Yanick Ateba Betanda, Yi Huang, Anne-Laure Helbert, Djamel Bradai & Terence G. Langdon
本研究探讨了Permimphy合金（Fe-80%Ni-6%Mo）中的矫顽力（Hc）、晶粒尺寸（d）和位错密度之间的关系。本研究使用的样品经过高压扭转处理，应用了不同程度的应变。使用扫描电子显微镜、电子背散射衍射和振动样品磁强计分析了微观结构和磁矫顽力。样品的晶粒尺寸从30到190纳米不等。本研究证明了当d>3微米时，Hc和微硬度之间存在强烈的相关性。结果显示，Permimphy合金的矫顽力随着晶粒尺寸的变化呈现出反V形。尽管增加了位错密度和硬度，但当d<3微米时，样品的矫顽力却减小了。这种现象归因于跨多个晶粒的铁磁交换作用，导致磁矩的排列。
在基于Ti氧化物的Magnéli相中实现高-Tc超导性：通过机器学习预测和高压扭转处理的材料合成 (this opens in a new tab)
Achieving high-Tc superconductivity in Magnéli phase based on Ti oxides: prediction by machine learning and material synthesis by high-pressure torsion processing
Masaki Mito, Narimichi Mokutani, Yongpeng Tang, Kaname Matsumoto, Takayuki Tajiri & Zenji Horita
我们通过高压扭转（HPT）调整Magnéli相的稳定性，探索了具有高超导转变温度（Tc）的超导体。这项研究从探索Al-Mg-O三元系统中的超导状态开始，并使用机器学习进行预测。我们成功地在Al和表面氧化Ti粉末的混合物中，对于Al:Ti = 1:2的组成，找到了具有Tc = 4.0和7.3 K的超导状态。在约93 K处也观察到了另一个磁异常，这得到了使用机器学习对Al-Ti-O系统进行Tc预测的支持。在这项研究中，我们还对Magnéli材料Ti4O7和这样的稳定材料混合物进行了HPT处理，如Al + TiO2，Al2O3 + Ti，Al2O3 + TiO2和Al + Ti4O7。在HPT处理的Ti4O7中，即使在HPT处理后，金属-绝缘体转变也得以保持。使用稳定氧化物进行的HPT实验表明，从热力学稳定材料开始，在严重塑性变形下新的稳定Magnéli相的困难。一系列尝试揭示了，混合物中以Al:Ti = 1:2的比例的超导状态，归因于在Ti粉末表面创建的应变Ti-氧化物及其在HPT处理下与Al的反应，从而导致Magnéli相的稳定化。图形摘要
铁钛矿到钨铁矿TiO2相变的机制：通过剪切相的第一性原理计算和高压扭转实验 (this opens in a new tab)
Mechanism of anatase-to-columbite TiO2 phase transformation via sheared phases: first-principles calculations and high-pressure torsion experiments
Jacqueline Hidalgo-Jiménez, Taner Akbay, Yuji Ikeda, Tatsumi Ishihara & Kaveh Edalati
高压扭转（HPT）可以促进二氧化钛（TiO2）的相变，并通过高压下的剪切应变稳定其高压钨铁矿相，作为一种活性光催化剂。本研究旨在理解剪切应变加速铁钛矿到钨铁矿相变的机制。提出并使用量子力学在密度泛函理论（DFT）和HPT实验的框架下检验了一种考虑剪切晶体结构作为中间相的机制。DFT能量和声子计算证明了剪切结构作为中间相的可行性。此外，使用高分辨率透射电子显微镜观察到剪切结构作为新的亚稳相。这些发现可以解释剪切应变对压力诱导相变的显著影响，这在各种金属和陶瓷的严重塑性变形过程中已经报道过。
通过高压扭转改善3D打印Al-Si合金的密度和强度-延展性比 (this opens in a new tab)
Improving density and strength-to-ductility ratio of a 3D-printed Al–Si alloy by high-pressure torsion
Jairo Alberto Muñoz, Alexander Komissarov, Martina Avalos, Raúl E. Bolmaro, Yuntian Zhu & José María Cabrera
金属材料中强度和延展性的良好组合总是被期望的。为此，本研究评估了两种现代制造过程，即增材制造（AM）和严重塑性变形，对AlSi11Cu合金的组合。激光粉末床熔融（L-PBF）产生了一个合金，其球形孔洞的平均尺寸为42微米，体积分数低于0.15%。在介观尺度上，该合金显示出由Al细胞和富Si边界组成的细胞微观结构，平均尺寸为0.69微米，这些被高压扭转（HPT）过程分解为小于0.41微米的超细颗粒。HPT过程将原始材料的柱状晶粒转化为盘边的超细晶粒，而中心区域在HPT转数小于1/4的情况下保留了原始特性。在室温和温暖的温度下进行HPT处理，产生了强度-延展性的改善，屈服强度和延伸率均大于400 MPa和10%。良好的强度-延展性权衡与孔隙度的减小，互连网络分解为超细颗粒，由于位错密度增加而导致的晶粒尺寸减小，以及沉淀物和不同尺寸的富Si颗粒的形成有关。因此，AM和HPT改善了晶界和沉淀强化，从而产生了具有优越机械性能的Al-Si合金。图形摘要
均匀应变高压扭转（US-HPT）：一种减少应变梯度的方法 (this opens in a new tab)
Uniform strain high-pressure torsion (US-HPT): an approach to reduce strain gradients
A. Hohenwarter & S. Wurster
基于Erbel的开创性工作，我们提出了对经典高压扭转砧座的简单修改，这种修改可以大幅度减少甚至消除由高压扭转形成的圆盘形样品中固有的应变梯度。这是通过使用适应的砧座设计实现的，该设计涉及到砧座凹陷深度与半径的线性变化。为了比较使用修改后的砧座设计与经典平面砧座的结果，我们对高纯度镍进行了比较研究。可能的应变梯度变化通过硬度和微观结构调查进行评估。结果证明，应变梯度可以被大幅度减少甚至消除。这种技术的技术特点，在以下被称为均匀应变高压扭转（US-HPT），通过这个可行性研究进行了介绍，并讨论了实际限制。图形摘要
摩擦辅助侧向挤压过程的机械原理 (this opens in a new tab)
The mechanics of the friction-assisted lateral extrusion process
László S. Tóth, Máté Sepsi, Máté Szűcs, Surya N. Kumaran & Terry C. Lowe
摩擦辅助侧向挤压过程（FALEP）作为制造高性能超细晶粒合金的候选方法，正在引起人们的关注，这种合金有可能用于工业应用。它包括将金属以块状或粉末形式挤压成固体片材，以获得超细晶粒（UFG）结构。由于其UFG微观结构，该片材具有高屈服强度，并且其剪切型晶体学纹理与通过轧制得到的片材的纹理有本质的不同。除了其单步特性外，FALEP比轧制需要更低的力，因此需要更少的能量来实现大幅度的减少。本文介绍了FALEP过程的机械原理的分析性弹性/塑性连续计算。计算结果表明，FALEP相对于轧制和等/不等通道角压制具有巨大的优势。图形摘要
关于(CrFeNi)99Si1中等熵合金在高压扭转过程中的扭曲带辅助晶粒破碎的实验和晶体塑性模拟研究 (this opens in a new tab)
An experimental and crystal plasticity simulation study on kink band-assisted grain fragmentation during high-pressure torsion of (CrFeNi)99Si1 medium-entropy alloy
Swati Mahato, Shirish Chandrakar, Krishanu Biswas & Nilesh P. Gurao
本研究通过实验和晶体塑性模拟的组合方法，探讨了(CrFeNi)99Si1中等熵合金在高压扭转(HPT)过程中的扭曲带辅助晶粒破碎。HPT实验在室温下进行，压力为6 GPa，扭转0.2、0.5、1、2和5圈，以达到不同程度的剪切应变，然后使用电子背散射衍射、透射电子显微镜和纳米压痕进行详细的微观结构表征。在不同长度尺度的微观结构表征显示，由于{111}<101¯>和{111}<112¯>滑移系统的激活，晶粒的破碎得到了扭曲带的帮助，然后通过连续的动态再结晶(cDRX)，逐渐将低角度晶粒边界转化为高角度晶粒边界，这在中等和低堆垛错位能量的FCC金属和合金中观察到。这种上述机制在一定的长度尺度范围内发生，将晶粒尺寸从40 ± 5 μm缩小到35 ± 3 nm，缩小了三个数量级。使用快速傅立叶变换求解器进行晶体塑性模拟，进行全场模拟，以捕捉扭曲带辅助晶粒破碎的过程，使用开源的杜塞尔多夫先进材料模拟套件(DAMASK)软件。最后，开发了本构强度方程，以定量预测强度随HPT变形的演变，以建立(CrFeNi)99Si1中等熵合金的加工-微观结构-机械性能关系。图形摘要
理想化等通道角压过程的原子模型 (this opens in a new tab)
Atomistic modeling of idealized equal channel angular pressing process
Aruna Prakash
严重塑性变形（SPD）过程是一种成型技术，它施加大的塑性应变以实现超细晶粒和纳米晶微观结构。微观结构的细化导致强度显著增加，并且在许多情况下没有显著的延展性损失。尽管它们存在已久，但对SPD过程中的变形和晶粒细化机制的全面理解仍然缺乏。通常用于获取材料行为洞察的原子模拟很少被用来研究SPD过程。在这项工作中，我们使用大规模的分子静态/动态类型的原子模拟来模拟等通道角压（ECAP）过程，这是一种特定的SPD过程。三种不同的材料 - 铝，镍和铜 - 被用来模拟高，中和低堆垛错位能量材料。使用大的模拟单元来促进纳米级的晶粒细化。模拟在应力 - 应变行为，位错活动和晶粒细化方面进行了仔细分析。所有样品都显示出在纳米尺度上形成变形孪晶，这些孪晶通常通过位错孪晶相互作用在增加的应变下解孪。通过位错 - 位错相互作用形成大量的楼梯杆位错，并在变形的早期阶段存在于低角度晶粒界。这种楼梯杆位错也导致形成堆垛错位四面体，这些四面体在所有样品中都存在大量。最后，讨论了在原子模拟中研究非常大应变下的晶粒细化的困难。
关于谐波结构材料中相分数的优化 (this opens in a new tab)
On the optimisation of phase fractions in harmonic structure materials
Abdallah Shokry, Per Ståhle & Dmytro Orlov
具有多尺度异质微观结构的材料在结构应用中越来越受欢迎，因为它们具有独特的强度-延性平衡。最受欢迎的3D构筑结构设计之一是谐波结构（HS），其中软的粗晶粒（CG）岛屿嵌入在硬的连续3D骨架中，这个骨架由超细晶粒（UFGs）构成。在这项工作中，基于几个模型，研究了一系列具有不同相分数和流变学的HS。模型A侧重于与弹塑性过渡区域的实验数据的良好拟合，模型B侧重于大规模屈服的良好拟合，而在五个中间模型中，相流变参数在A和B的值之间按线性规模变化。对于选定的七种HS材料模型，检查了具有19种不同UFG体积分数的结构。发现UFG分数的增加导致HS材料的强度特性单调增加，而相中的较高应变硬化率则增强了这种效应。相比之下，延性特性对UFG分数的依赖性是非单调的，在30%的UFG处有一个局部最小值，在60%的UFG处有一个最大值，同时也显著依赖于相中的应变硬化。具体来说，具有显著应变硬化的相的HS材料显示出最高的均匀伸长，超过了100%的CG材料，已经在40%的UFG分数。在58-62%的范围内的UFG分数形成了具有最高可能均匀伸长的HS材料。