本报讯(见习记者李媛)近日,西安交通大学材料学院教授张金钰、马恩和中国科学院院士孙军团队研发的复杂合金,创造了屈服强度与拉伸塑性新纪录。相关研究成果发表于《自然》。
金属材料的高屈服强度与拉伸塑性对其工程应用至关重要,然而两者往往难以兼得。如何设计屈服强度达到2GPa且均匀延伸率明显高于10%的合金,是材料科学领域面临的重大挑战。研究团队在前期成果的基础上,提出使用超高体积分数的金属间化合物析出相,即共格L12纳米相和非共格低模量硬质塑性B2微米相,耦合强化FCC富铁复杂合金基体。
多主元合金的设计理念使得复杂合金拥有巨大的成分选择空间,这给基于传统的“试错法”设计高性能合金带来了困难。为此,团队成员基于领域知识辅助的机器学习方法进行了成分筛选,通过高固溶度的轻元素Al和L12相反相畴界能提升最显著的元素Ta协同合金化,获得了L12+B2双析出相强化Fe35Ni29Co21Al12Ta3(原子百分比)复杂合金。
这种方式显著提升了合金的加工硬化性能,从而提高其屈服强度与拉伸塑性,使合金在室温下实现了前所未有的强度-塑性组合,明显优于迄今已报道的所有合金。团队提出的合金设计策略也为其他高性能合金设计提供了新思路。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41586-025-09160-2
《中国科学报》 (2025-06-24 第1版 要闻)