Eutectic alloys (EAs) with superior fluidity are known to be the easiest to cast into high-quality ingots, making them the alloys of choice for making large-sized structural parts. However, conventional EAs (CEAs) have never reached strength-ductility combinations on par with the best in other alloy categories. Via thermomechanical processing of cast Ni-32.88wt%Fe-9.53wt%Al CEAs, a cocoon-like nano-meshed (as fine as 26 nm) network of dislocations (CNN-D) is produced via recovery annealing, through the rearrangement of cold-work-accumulated dislocations anchored by dense pre-existing nanoprecipitates. In lieu of traditional plasticity mechanisms, such as TWIP and TRIP, the CNN-D is particularly effective in eutectic lamellae with alternating phases, as it instigates nanometer-spaced planar slip bands that not only dynamically refine the microstructure but also transmit from the FCC (face-centered-cubic) layers into the otherwise brittle B2 layers. These additional mechanisms for strengthening and strain hardening sustain stable tensile flow, resulting in a striking elevation of both strength and ductility to outrank not only all previous CEAs, but also the state of the art-additively manufactured eutectic high-entropy alloys. The CNN-D thus adds a novel microstructural strategy for performance enhancement, especially for compositionally complex alloys that increasingly make use of nanoprecipitates or local chemical order.

Heterostructured design and microcrack management mitigate the strength-ductility dilemma in metallic materials. Here, we demonstrate a simultaneous enhancement of strength and ductility in graphene-decorated bimodal pure nickel, achieving a strength increase to 1 GPa and an 18% improvement in elongation by designing heterostructure with graphene, metal powders, and metal foams. The results show that grain refinement, hetero-deformation-induced hardening, and activated stacking faults mainly cause the strength-ductility synergy. Additionally, while dispersed microcracks nucleate within the fine grain zones, their propagation is constrained by the coarse grain zones. This study provides new insights into improving the strength-ductility combination in metallic materials.

The strength−ductility trade-off exists ubiquitously, especially in brittle intermetallic-containing multiple principal element alloys (MPEAs), where the intermetallic phases often induce premature failure leading to severe ductility reduction. Hierarchical heterogeneities represent a promising microstructural solution to achieve simultaneous strength−ductility enhancement. However, it remains fundamentally challenging to tailor hierarchical heterostructures using conventional methods, which often rely on costly and time-consuming processing. Here, we report a multiscale microstructural inheritance and refinement strategy to process “structural hierarchy precursors” in as-cast heterogeneous Al 0.7 CoCrFeNi MPEAs, which lead directly to a hierarchical hetero-lamellar structure (HLS) after simple rolling and annealing. Interestingly, it takes only 10 min of annealing time, two orders of magnitude less than that required to render the state-of-the-art properties during conventional processing of Al 0.7 CoCrFeNi, for us to achieve record-high strength−ductility combinations via the hierarchical HLS design that sequentially stimulates multiple unusual deformation and reinforcement mechanisms. In particular, the HLS-enabled high hetero-deformation-induced (HDI) internal stress triggers profuse <111>-type dislocations on over five independent slip systems in the supposedly brittle intermetallic phase and activates extensive stacking faults (SFs) and nanotwinning in the adjoining soft phase with a rather high SF energy. These unexpected, dynamically reinforcing hetero-deformation mechanisms across multiple length scales facilitate high sustained HDI strain hardening, along with a salient microcrack-mediated extrinsic ductilization effect, suggesting that the proposed microstructural inheritance and refinement strategy provides an efficient, fast, and low-cost approach to overcome the strength−ductility trade-off in a broad range of structural materials.

Abstract The influence of matrix viscosity on the mechanical behavior of fiber reinforced composites was investigated in this paper. The glass fiber fabric was selected as reinforcement and the mixed solution composed of resin, curing agent and different viscosity of diluent was selected as matrix. The composites was fabricated by vacuum‐assisted resin infusion (VARI). The influence of matrix viscosity on bending, impact and creep properties of composites were studied by varying the mass fraction of 1,4‐butanediol diglycidyl ether (BDDGE) diluent, the least square fitting was used to fit the experimental result. The mathematical model for characterizing the relationship between the matrix viscosity and the bending strength was established, and the mass fraction of BDDGE diluent based on the optimal bending property was obtained. The failure mechanisms were analyzed by analyzing fiber reinforced composites properties, reaction principles and fracture morphologies. Result shows that the epoxy groups within the viscosity undergo a ring‐opening reaction to integrate the cross‐linking network structure of the epoxy resin. However, an excessive amount of diluent will result in an increase of number of flexible chain segments, which initially enhancing the mechanical properties of the specimens before causing a subsequent decline. The mathematical model was substantiated by experiment, which reveals that the viscosity is 185.3 mPa·s for the optimal bending properties. Highlights The bending strength and modulus reached the maximum at a viscosity of 180 mPa·s The creep curves demonstrate progressive damage and minute deformation. The ring‐opening reaction occurs with two oxygen atoms in the diluent BDDGE. The matrix viscosity of BDDGE diluent is 185.3 mPa·s for the optimal bending properties.