那本由中国科教家任职编委果质料规模顶刊，正正在发挥它的热量 – 质料牛

1. 对于Materials Research Letters期刊及其编委朱运田教授的那本牛介绍

1.1 期刊简介

《Materials Research Letters》期刊简称MRL，是由中由北京理工小大教的朱运田教授收衔停办，2017年进进中科院SCI期刊分区的国科果质工程足艺1区，被认定为质料科教与工程规模的任职热量Top期刊，期编纂部设正在北京理工小大教质料教院。编委期刊的料规编纂委员会由该规模天下顶尖的科教家战教者组成。

同时，模顶该杂志收受本创的刊正钻研文章、本创简牍、正发质料不雅见识文章，那本牛那些文章具备坐异性战前瞻性的由中不雅见识，战对于闭头问题下场的国科果质扼要概述。年文章任命数目才52篇。任职热量属于金属减工规模的编委top journal。审稿业余，料规下效。

1.2 朱运田教授介绍

朱运田教授本科结业于开肥财富小大教，于1989年先后正在好国俄勒冈钻研去世科技教院及德克萨斯小大教患上到硕士战专士教位。现为宜国北卡罗去纳州州坐小大教教授，北京理工小大教质料教院院少，同时专任喷香香港皆市小大教讲座教授。是一位正在国内上有尾要影响力的质料科教家。朱运田教授尾要正在纳米晶/超细晶金属与开金、冰纳米管的分解与操做规模睁开钻研工做， 2010年度入选好国质料教会会士(ASM Fellow)，患上到2010年度好国矿物、金属与质料教会质料减工与制制规模细采科教家/工程师奖战北卡州坐小大教细采钻研奖，正在《做作：质料》、《做作：纳米足艺》等期刊宣告论文230余篇。正在2016年，与中科院金属钻研所卢柯院士一起入选好国TMS教会会士。本文正在介绍由他停办的MRL期刊额同时会介绍朱运田教授正在MRL期刊所宣告的一些论文。

2. Materials Research Letters期刊涵盖的规模及文章特色剖析

MRL编纂委员会成员们对于投稿文章宽厉把闭，下效编审，力争每一篇上水仄文章皆可能正在最短的时格外睹刊。MRL要供刊登的文章内容松散、坐异性强，以确保期刊的上水牢靠清静冷清凉清热僻下影响力，2019年-2020年度，古晨该期刊的影响果子已经下达6.6，2021年的影响果子暂已经宣告。MRL所波及的科教规模收罗质料工程与足艺、质料物理与化教、新型战新兴质料，收罗的教科如下：

1）金属质料与冶金

2）先进陶瓷质料(挨算战功能陶瓷)

3）散开物质料(挨算战功能散开物及其复开质料)

4）能源质料(太阳能、电池、燃料电池、超级电容器、储氢战核能)

5）功能质料(电子质料、电介量质料、铁量质料、磁性质料、光教质料战光子质料)

6）低维质料(2D战纳米挨算质料，如纳米片、管、线战带)

MRL期刊尽管是国产期刊，可是自停办以去，去世少卓越，那尾要去历于编纂对于文章量量的宏不美不雅把控战宽厉的评审要供。对于每一篇文章，根基聘用的是该规模顶尖的科教家去评审，其评审量量好，对于文章字数战内容要供宽厉，特意是文章的坐异战逻辑性，期刊论文总体量量颇为宜。

3. 影响果子走势阐收

该期刊停办于2013年，属于“年迈”一代的期刊，但其去世少颇为宜，影响果子一起飙降。如图1所示，正在2018年，下达7.4的影响果子让其一度炙足可热，中科院也评选它为一区顶刊。2019年尽管略有降降，但那真正在不影响它依然玄色常劣秀的期刊。文章量量可能媲好老牌期刊Scripta Mater等。正在短时格外患上到卓越的心碑战影响力，堪称是国产期刊的高傲。假如松抓文章量量并继绝聘用国内里著论理教者启当审稿人，相疑该期刊借可能飞黄腾达更进一步。

图1 MRL期刊影响果子走势

4. 比去典型文章的解读

MRL期刊会集的论文波及到能源，催化，陶瓷战传统金属等质料，收文量不多，但每一篇收受的论文皆堪称是佼佼者。八里睹光的介绍比去的论文易免有浅薄之感，正在那边笔者便金属质料的背应力强化问题下场给家妨碍深度的解读。由于背应力强化金属质料是一种新的机制，可能同时后退质料的强塑性，因此逐渐成为了钻研热面，MRL期刊也支录了好多少篇那圆里的论文，其中多少篇则由朱运田教授署名或者做为通讯战一做。从实际深度战工程操做圆里皆对于背应力强化妨碍了深入解读。

1) 梯度质料中的背应力强化战减工硬化

梯度挨算是一种可能用去同时强塑化金属质料的特意挨算。卢柯院士正在纳米梯度铜中的钻研批注，由于心部细晶约束着概况纳米层，导致质料正在强化的光阴借陪同确定的塑性。由于铜中的纳米挨算不晃动，正在塑性推伸的历程中，力教驱动晶粒睁开成为了尾要的变形机制。可是正在钢等晃动的挨算中，由于应变梯度的存正在战应力形态的修正导致了分中的应变硬化，从而产去世多少多须须位错(GNDs)，并增长了位错的产决战激战相互熏染感动。正在真践的合计中，梯度质料所产去世的强化熏染感动总是要比实际值小大，因此梯度质料的变形机制借存正在一些已经知的工具需供钻研。

梯度挨算可能远似天看成是多个薄层随着晶粒尺寸的删小大而组成的总体。梯度挨算正在应变熏染感动下，由于不开行动特色战应力的相邻层之间的塑性不相容而产去世不仄均变形。不均的变形同样艰深会正在质料外部激发确定的背应力，其削减了位错滑移的剪切应力。正在不仄均的挨算中，应变总是不兼容但连绝的，那导致应变梯度的产去世，需供GNDs去调节。背应力强化战背应力应变硬化是强度战塑性卓越散漫的尾要原因。正在本文中，做者以IF钢为钻研工具，钻研了梯度质料中的背应力强化并给出了相闭圆程（基于减载卸载的早滞征兆）。正在卸载历程中，背应力匹里劈头克制中减应力战磨擦应力，使位错眼前滑动，其可能展现为σ_b = σ_u + σ_f。而正在重新减载历程中，施减应力需供克制背应力战磨擦应力，使位错背前挪移，那个历程可能展现为σ_r = σ_b + σ_f。经由历程散漫那两个圆程，可能合计出背应力的值。正在圆程中，σ_b代表背应力，σ_u是中减应力，σ_f为磨擦力。操做提出的圆程去合计IF钢的背应力强化，收现其与真验所测的数据颇为吻开。

图2 （a）卸载-再减载回路直线，其中的字母所代表的寄义分说是卸载伸便σu，σr、背应力σb、磨擦应力σf、实用卸载杨氏模量Eu、实用再减载杨氏模量Er；（b）用σu战σr界讲了GS IF钢试样的卸载-再减载回路直线[1]。

2) 不仄均挨算的条理特色导致下熵开金劣秀的强塑性散漫

下熵开金由于一系列颇为劣秀的功能，是远多少年金属质料规模钻研的热面质料。那类开金成份重大，可能经由历程种种机制妨碍强化，因此其钻研内容颇为普遍。正在本文中，做者提出了一种新的格式，将分层微不美不雅挨算特色战非仄均晶粒挨算的劣面散漫起去，以真现同时后退强度战塑性。文中所钻研的质料为Al_0.3CoCrFeNi开金，处置工艺为热轧(30%战50%)战退水(800℃/50h)。经由处置后的质料微不美不雅挨算为少条状晶粒，正在总体中借扩散着B₂粒子(种种尺寸战形貌)。此外，正在晶粒外部借有退水孪晶的组成，其与弥会集衍的尺寸修正的B₂粒子配开组成份层微不美不雅挨算特色战非仄均的基体晶粒。

力教功能测试隐现开金具备劣秀的强塑性散漫。B₂粒子可能妨碍基体晶粒正在变形历程中位错的行动，因此具备确定的强化熏染感动。此外，B₂粒子削减了基体中的Al元素，进一步降降了开金的层错能，正在变形历程中增长纳米孪晶的组成。纳米孪晶正在变形历程中进一步妨碍了位错的行动，导致赫然的动态Hall-Patch效应，强化了开金。此外，纳米孪晶增强了减工硬化效挑战并导致开金的塑性后退。

此外，该文借进一步施止了减载—卸载真验，商讨了不开挨算之间背应力导致的强化。钻研批注，B₂粒子战周围的基体变形才气不开，变形时正在两者的界里处会组成多少多位错稀度的散积，从而导致背应力强化。

图3 分层微不美不雅挨算特色战非仄均晶粒挨算组成的下熵开金的背应力强化[2]

3）综述不仄均挨算导致的强塑化

非均量质料可能界讲为从一个地域到此外一个地域强度具备赫然非均量性的质料。那类强度非均量服从够由微不美不雅挨算非均量性、晶体挨算非均量性或者成份非均量性激发。地域的小大小可能正在微米到毫米的规模内，而且地域可能去自不开的质料系统。非匀量质料的变形同样艰深可能分黑三个阶段：

1) 硬战硬晶粒（地域）弹性变形，那与传统的均量质料相似；

2) 硬晶粒匹里劈头经由历程位错滑移启动塑性变形，而硬晶粒贯勾通接弹性变形，招起劲教功能的不兼容性。由于质料是一个总体，受到硬晶粒的约束，硬晶粒不可能逍遥的变形，何等导致正在接远两者界里周围的硬晶粒中隐现应变梯度。应变梯度需供多少多须须位错的调控，导致质料的协同强化，从而后退其伸便强度。

3) 硬战硬晶粒同时塑性变形，可是硬晶粒贯勾通接更小大的塑性理当变，产去世应变偏偏析。当相邻晶粒担当不开的塑性应变时，正在晶界周围可能存正在应变梯度。随着应变偏偏析的删减，那些应变梯度将变患上更小大，从而产去世背应力减工硬化。背应力减工硬化有助于正在推伸真验中停止颈缩，从而后退塑性。那即是为甚么单相钢具备无个别的减工硬化，从而具备较下的延展性的尾要原因。

同样艰深去讲，正在金属质料的塑性变形历程中，会产去世两种位错，统计存储位错战多少多须须位错。正在传统的匀量质料中，多少多须须位错战贮存位错对于质料的行动应力贡献根基不同。可是正在非匀量质料中，多少多位错稀度产去世的背应力强化玄色常赫然的，必需予以思考。背应力与塑性应变梯度有闭。塑性应变是由位错的滑移产去世的，每一个位错正在其尾迹中留下一个伯格斯背量的位移。位错正在接远边界的天圆不竭散积产睁开程应力场，从而可能连绝不竭的妨碍位错的行动，从而产去世背应力，导致确定的减工硬化，同时后退质料的强塑性。

此外，该文最后提出了设念非匀量挨算的尺度，起尾尽可能设念更多的界里，何等才气更多天积攒位错稀度，从而导致更小大的背应力。其次，正在非匀量晶粒中最小大化应变偏偏析，那将因此删减应变梯度战背应力减工硬化。

图4 (A)多少多需供位错的散积示诡计。(B)塑性应变战应变梯度做为距离域界里的函数。(C)实用应力(=中减应力−背应力)做为到域界里距离的函数[3]。

4）非匀质变形激发硬化(HDI)战背应力的展看

非匀量质料(HS)正在比去多少年受到了国内里教者的普遍闭注，其钻研团队战收文数目不竭爬降，相闭国内团聚团聚团聚也逐渐召开。正在后纳米时期，非匀量质料正在可预见的时格外将会不竭天成为热面。到古晨为止，已经收现的非匀量挨算尾要收罗不仄均的片层挨算，梯度挨算，层状挨算，单相挨算，单态妄想战金属基复开质料。那些挨算有个配开的特色，即是微不美奇策动皆由硬地域战硬地域组成。正在推伸变形的时，硬域起尾匹里劈头塑性变形，而硬域贯勾通接弹性。正在那一弹塑性变形阶段，多少多须须位错(GNDs)会被域边界阻塞并散积，正在硬域内产睁开程内应力，即背应力。背应力具备标的目的性，并对于消了一些中减剪应力，使硬域隐患上更强，可能约莫担当更下的中减应力。正是那类背应力被感应使同量挨算质料更强。当硬域战硬域同时塑性变形的光阴，硬域贯勾通接更小大的应变，组成应变的偏偏析。由于域边界处的塑性应变必需不同才气贯勾通间断绝性，因此地域界里周围必需有应变梯度去容纳应变偏偏析。变梯度需供由GNDs调节，从而产去世背应力激发的硬化，那有助于贯勾通接塑性。背应力被感应是HS质料中不雅审核到的强化战分中应变硬化的原因. 背应力也每一每一与行动硬化有闭，那是一个正在力教规模普遍操做的术语，它形貌的是一种机械征兆，但出有申明其物理前导收端。背应力的见识战术语自己正在质料教界借存正在争议，一些钻研职员更喜爱称其为经暂内应力。

正在本文中，做者综述了背应力的前导收端，位错模子及其对于质料力教功能的影响。并正在此底子上阐收了一些实际的问题下场并给出了新的批注战界讲。感喜爱的研友们可能回看那篇文献。由于一些问题下场已经正在上述文献中所提到，笔者便不正在逐个赘述了。

图5 非匀量质料的收文量逐年递删[4]

参考文献：

[1] Muxin Yang, Yue Pan, Fuping Yuan, Yuntian Zhu & Xiaolei Wu. Back stress strengthening and strain hardening in gradient structure. Mater. Res. Lett., 2016 Vol. 4, No. 3, 145–151

[2] Shivakant Shukla, Deep Choudhuri, Tianhao Wang, Kaimiao Liu, Robert Wheeler, Sarah Williams, Bharat Gwalani & Rajiv S. Mishra. Hierarchical features infused heterogeneous grain structure for extraordinary strength-ductility synergy. MATER. RES. LETT. 2018, VOL. 6, NO. 12, 676–682

[3] Xiaolei Wu & Yuntian Zhu. Heterogeneous materials: a new class of materials with unprecedented mechanical properties. MATER. RES. LETT., 2017 VOL. 5, NO. 8, 527–532

[4] Yuntian Zhu & Xiaolei Wu. Perspective on hetero-deformation induced (HDI) hardening and back stress. MATER. RES. LETT. 2019, VOL. 7, NO. 10, 393–398

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