人民網北京1月26日電 （記者李昉）記者日前從西安交通大學獲悉，西安交通大學金屬材料強度全國重點實驗室、微納尺度材料行為研究中心吳戈教授—單智偉教授團隊聯合香港城市大學先進結構材料研究中心主任呂堅，西安交大教授劉暢、教授劉思達，設計了一種創新納米結構，即短程有序界面與超納析出相的結合來克服此難題。該研究成果以《短程有序界面和超納析出相實現2.6-GPa級合金的優異均勻延伸率》為題發表于《科學》上。
據了解，超納（Supra-nano）概念由吳戈與呂堅于2017年提出，意為結構特征尺寸小于10nm，通過在材料中引入超納結構單元，整體材料展現出一些奇異性能。該項研究巧妙地利用短程序（SRO）與FCC基體的正界面作用能，調控短程序在晶界附近偏聚，形成短程有序界面。此短程有序界面設計策略不同于以往報道的在晶粒內部析出SRO的設計方法，其強韌化機理有本質區別。晶粒內的SRO對位錯運動的阻礙效應較弱，合金屈服強度提升不明顯。
研究中，SRO在晶界附近的偏聚顯著提升了晶界抵抗位錯運動所需的應力水平，屈服強度提升至2.2 GPa。塑性變形過程中，位錯的運動促使晶界附近的SRO發生向無序固溶體的轉變，降低了晶界附近的應力集中，避免界面開裂。此種短程有序界面設計策略實現了與晶界相關的顯著強化和塑化機制。
此外，由于塑性變形過程中的超高應力水平，在FCC-BCC相界面發生BCC到FCC的相變。相界面附近的異構變形帶來背應力硬化效應，加強應變硬化，而變形過程中的動態相變會緩解相界面處的應力集中，使合金的均勻拉伸變形得到維持。該研究通過晶粒內部以及晶界附近的兩種有序結構設計，成功實現了具有2.6 GPa抗拉強度和10%均勻延伸率的合金，為打造出兼具超高強度與卓越均勻延伸率的合金開辟了新道路。
