北科大張勇教授課題組丨Progress in Materials Science綜述：Serration and Noise Behaviors in Materials

日前，材料領域國際知名期刊Progress in Materials Science發表了北京科技大學張勇教授課題組題為Serration and Noise Behaviors in Materials（材料中的鋸齒流動和噪聲行為）的綜述論文，其中合作者有博士生劉俊鵬為第二作者、美國田納西大學的陳淑英博士、PK Liaw教授課題組、美國伊利諾大學的Dahmen教授、太原理工大學的喬珺威教授、和北科大的王艷麗教授。該論文主要介紹了材料在塑性變形過程中的鋸齒流動現象、影響因素和理論模型進展，并總結了該領域存在的關鍵科學問題和未來的發展方向。

鋸齒流動行為是指材料在塑性變形過程中產生的應力/應變垮塌現象，是變形過程中材料局部失穩的外在表現。材料在受到外場作用下產生的鋸齒流動現象在時間和空間上呈現出無序的分布，它的形成與材料流變結構單元體緊密相關。

圖1 非晶材料中的鋸齒流動現象

作為材料內部流動單元體在時空關聯領域無序響應的典型特征，鋸齒流動現象在低碳鋼、鋁鎂合金、非晶態合金、高熵合金、和納米材料等先進材料中廣泛存在。在塑性變形過程中的鋸齒流動現象，客觀反映了材料變形機制的一些特征，例如間隙溶質原子或置換溶質原子與位錯的交互作用、局部剪切失穩、晶界遷移、孿晶、及相變的產生等；同時，鋸齒流動特征受多方面的因素影響，如服役溫度、應變速率、熱處理工藝等外部因素和成分、晶粒形貌、尺寸及相組成等材料的內部特征。這使得鋸齒行為成為研究材料內部變化的極佳載體，但由于影響因素的多元化和復雜化，使得該領域的深入研究極具挑戰。本文詳細總結了該領域的研究進展，并對未來的研究方向進行了展望，為研究材料變形過程中的鋸齒行為提供了有益參考。

圖2 材料中宏觀服役行為與微觀機制的關聯

北京科技大學張勇教授課題組是較早開展高熵材料和鋸齒行為相關研究。出版中文專著一部《非晶與高熵合金》；合作出版英文專著一部《High Entropy Alloys: Fundamentals and Applications》；和李蕊軒一起參與了英文專著《Magnetic Sensors: Development Trends and Applications》第一章《Magnetic Fibers》的編寫。參與兩部教材章節“高熵合金”和“非晶合金的物理基礎”的寫作。參與組辦中國材料研究學會的主題為“高熵合金和鋸齒行為”的分會場；和2016年美國MRS秋季會議“High entropy alloys”及2015年美國MS&T會議“Large fluctuation and collective phenomena”的學術研討會。獲得教育部自然科學1等和2等獎各一次，和山西省科學技術2等獎。

該論文是張勇教授受邀在Progress in Materials Science上發表的第二篇綜述論文。自2014年張勇教授發表題為“Microstructure and Properties of High-entropy alloys”的綜述論文（Prog. Mater. Sci., 61, 2014:1-93）以來，該領域迅速成為國際熱點，目前該論文的SCI引用次數已超600次，顯著提升了國內學者在該領域的國際影響力。

該項研究得到了科技部和國家自然科學基金委的支持(編號:2009AA03Z113、51471025、51671020)。

本文由材料人特約作者吳禹翰邀請，張勇教授課題組撰稿。