西安交大科研人员在复杂浓缩合金低温强韧化研究方面取得新进展

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西安交大科研团队突破低温合金性能瓶颈，研发出兼具超高强度和韧性的新型材料。低温环境下使用的金属结构材料，需要同时具备高强度和延展性才能避免灾难性事故。然而，传统低温合金难以满足这一要求。

该团队受铁基和镍基高温合金启发，创新性地采用高体积分数共格L12纳米析出相强化FCC富铁复杂浓缩合金（CCA）基体。这种设计巧妙地利用L12相作为双功能强化机制：在低应力下阻碍位错运动，提高屈服强度；在高应力下激活为位错源，增强加工硬化能力，最终实现大均匀延伸率。尤其重要的是，高密度纳米L12析出相在低温（77K）拉伸条件下，促使FCC基体发生相变为BCC相，产生TRIP效应，进一步提升加工硬化率（WHR > 4 GPa）。这种相变产生的螺位错和刃位错具有相近的可动性，避免了低温脆性。

通过机器学习辅助的合金设计，团队最终获得Fe35Co29Ni24Al10Ta2合金，其L12相尺寸约10nm，体积分数高达约65%。该合金在液氮温度下展现出前所未有的性能组合：屈服强度约1.4 GPa，抗拉强度约2.25 GPa，均匀延伸率约45%，以及WHR > 4 GPa。其静力韧性超越所有已知低温合金，具有广阔的低温应用前景。该研究成果为高性能合金设计提供了新的思路。

图1. Fe35Co29Ni24Al10Ta2合金不同状态下的微观结构对比

图2. 新型Fe35Co29Ni24Al10Ta2合金与现有高性能合金在室温/低温下的性能对比

该研究成果发表在《先进材料》（Advanced Materials）期刊上，题为“77K下复杂浓缩合金创纪录的高强度和韧性”。西安交通大学材料学院博士生Yasir Sohail和张崇乐为共同第一作者，张金钰教授、薛德祯教授、马恩教授和孙军院士为共同通讯作者。 该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

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