超高强度和优异的拉伸塑性是结构材料发展的不懈追求。然而，合金的抗拉强度提升至超高水平后（如>2.5 GPa），通常难以维持良好的应变硬化能力。因此，此类超强合金的均匀延伸率往往难以突破5%应变。
近日，西安交通大学金属材料强度全国重点实验室、微纳尺度材料行为研究中心（CAMP-Nano）吴戈教授、单智伟教授团队联合香港城市大学先进结构材料研究中心吕坚教授，西安交大刘畅教授、刘思达教授，设计了一种创新纳米结构，即短程有序界面与超纳析出相的结合来克服此难题。
据介绍，超纳（Supra-nano）概念为吴戈与吕坚2017年提出，意为结构特征尺寸小于10 nm，他们通过在材料中引入超纳结构单元，整体材料展现出一些奇异性能。如在多晶材料中，通过将晶界结构扩展为超纳非晶相，可克服晶界的软化效应，使材料的强度提升至近理论值。在非晶材料中，通过两种超纳非晶畴的复合结构设计，可使整体非晶合金具备均匀塑性流变行为，克服非晶合金的脆性问题。
在该研究中，超纳析出相（S-L12）大幅提高了FCC-BCC双相合金的应变硬化能力。
该项目研究者巧妙地利用短程序（SRO）与FCC基体的正界面作用能，调控短程序在晶界附近偏聚，形成短程有序界面。此短程有序界面设计策略不同于以往报道的在晶粒内部析出SRO的设计方法，其强韧化机理有本质区别。
该研究通过晶粒内部以及晶界附近的两种有序结构设计，成功实现了具有2.6 GPa抗拉强度和10%均匀延伸率的合金，为打造出兼具超高强度与卓越均匀延伸率的合金开辟了新道路。
该研究成果内容发表在新出版的《科学》（Science）上。
相关论文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr4917
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