Alta resistência simultânea e grande ductilidade são sempre desejáveis ​​para materiais metálicos. Contudo, enquanto a resistência de metais e ligas pode ser facilmente aumentada em cinco a 15 vezes por meio de deformação plástica simples ou refinamento de grãos até a escala nano, o ganho de força é geralmente acompanhado por uma perda drástica de ductilidade uniforme. A ductilidade depende fortemente da capacidade de endurecimento do trabalho, que se torna fraco em materiais com alta resistência, especialmente em um material monofásico.

Publicando online em PNAS , o grupo de pesquisa do Prof. WU Xiaolei na Academia Chinesa de Ciências, em colaboração com o Prof. En Ma da Universidade Johns Hopkins, NÓS., demonstraram uma estratégia para explorar uma estrutura de grãos heterogênea multinível reforçada dinamicamente (HGS). Eles demonstraram o comportamento de tal HGS usando a liga de entropia média CrCoNi cúbica de face centrada (MEA) como um sistema modelo.

O endurecimento por contrapressão geralmente não é óbvio em grãos homogêneos monofásicos. Para superar isso, os cientistas criaram propositalmente uma estrutura de grãos incomumente heterogênea. Eles aproveitaram a energia de falha de baixo empilhamento do MEA, que facilita a geração de nanogrãos geminados e falhas de empilhamento durante a deformação por tração, reforçando dinamicamente a heterogeneidade em tempo real.

Para o HGS extremo resultante, o endurecimento por tensão nas costas pode ser tornado invulgarmente forte e sustentado por grandes tensões de tração após ceder na tensão gigapascal na ausência de heterogeneidades de qualquer segunda fase. Especificamente, usando laminação a frio e recozimento de recristalização, os pesquisadores construíram habilmente um HGS com tamanhos de grãos de três níveis (micrômetro, submicron, e nanômetro), através da qual a partição de tensão e deformação ocorre quando o HGS é deformado plasticamente.

Novos nano-grãos se formam nos cantos dos grãos devido às tensões maiores ali. Este refinamento de grão dinâmico, semelhante ao efeito TWIP e ao efeito TRIP, contribui para o endurecimento do estresse nas costas, que é considerada a maior em todas as ligas relatadas até agora.

Este HGS atinge em uma única fase, liga de estrutura simples (FCC) uma combinação de resistência-ductilidade que normalmente requer heterogeneidades complexas, como em aços multifásicos.