人民网北京1月26日电 （记者李昉）记者日前从西安交通大学获悉，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主任吕坚，西安交大教授刘畅、教授刘思达，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。该研究成果以《短程有序界面和超纳析出相实现2.6-GPa级合金的优异均匀延伸率》为题发表于《科学》上。
据了解，超纳（Supra-nano）概念由吴戈与吕坚于2017年提出，意为结构特征尺寸小于10nm，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。该项研究巧妙地利用短程序（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。晶粒内的SRO对位错运动的阻碍效应较弱，合金屈服强度提升不明显。
研究中，SRO在晶界附近的偏聚显著提升了晶界抵抗位错运动所需的应力水平，屈服强度提升至2.2 GPa。塑性变形过程中，位错的运动促使晶界附近的SRO发生向无序固溶体的转变，降低了晶界附近的应力集中，避免界面开裂。此种短程有序界面设计策略实现了与晶界相关的显著强化和塑化机制。
此外，由于塑性变形过程中的超高应力水平，在FCC-BCC相界面发生BCC到FCC的相变。相界面附近的异构变形带来背应力硬化效应，加强应变硬化，而变形过程中的动态相变会缓解相界面处的应力集中，使合金的均匀拉伸变形得到维持。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。
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