在资料科学领域，共晶合金凭借其卓越的流动性和铸造性，已成为造作大型结构件的首选资料。然而，与其它机能卓越的合金相比，传统共晶合金（CEAs）并未阐发出令人中意的强度-塑性组合。近期，亿万先生MR资料学院钟云波教授领衔的“高机能结构职能资料超常冶金与造备”钻研团队，通过精心设计的新型纳米析出相工程，成功造备出了一种怪异的蚕茧状纳米位错网结构（CNN-D）共晶合金，突破传统共晶资料的强塑性纪录。该成就以“Strong-yet-ductile eutectic alloys employing cocoon-like nanometer-sized dislocation cells”为题，在国际权威期刊《Advanced Materials》（最新影响因子：29.4）上颁发。
近年来，基于多主元的高熵合金逐步成为设计强韧性资料的新范式，与传统合金相比，这种多主元合金拥有更为辽阔的成分设计空间。然而，随着主元数的增长，在提升强度的同时也不成预防线降低了合金的流动性，加剧了凝固时的偏析。即便选取复杂且耗时的机械热处置也难以齐全解除这种铸造缺点，对于造作梦想微观结构和组织均匀的大型构件带来了沉沉挑战。共晶高熵合金（EHEAs）为解决上述困境提供了新的思路，由于共晶反映在凝固过程中不存在固液两相区（即糊状区），而是通过均匀双相层片的耦合成长，有效地抑造了化学成吩飓析、缩孔等铸造缺点。因而，共晶高熵合金的设计理想为资料的工程利用提供了辽阔的远景。本钻研以传统共晶合金为钻研对象，使用成分单一的NiFeAl合金包办多主元合金，在两全造备工艺和造作成本的基础上达到了机能的协同提升。
在该钻研中，以公斤级的Ni-32.88wt%Fe-9.53wt%Al CEA为钻研对象，通过流动性试验发现，相迸宗EHEAs，CEA不仅在流动性和铸造性方面阐发出显著的优越性，还拥有优良的可操作性和经济性。另一方面，CEA中，由纳米析出相钉扎位错组成的纳米级位错网在拉伸变形过程中同时实现了持续的应变硬化及危险抑造成效。与传统的TWIP和TRIP效应分歧的是，这种强化战术在FCC/B2共晶层片中同样阐发杰出。这是由于，散布在FCC相的大量CNN-D纳米结构诱导了平面滑移，并通过界面传递到脆硬的B2相，由此产生的滑移带细化和位错密度的动态堆集显著提高了应变硬化能力并维持了不变的流变应力（图2）。因而，这种易于铸造的单一共晶合金展示出令人惊讶的高强度和高延展性组合，其综合机能不仅优于所有的传统共晶及近共晶合金，还超过了目前机能最好的共晶高熵合金。值得一提的是，这种新型的CNN-D纳米结构在其它合金系统中同样阐发出宽泛的合用性，出格是在近期陆续发现的含有铸态纳米析出物的成分复杂（共晶）合金中。文章补充资猜中列举了分歧合金的事俘，进一步证了然CNN-D纳米结构的普适性，批注蚕茧状纳米位错网结构是提升金属合金机能的又一沉要微观组织结构。
图1蚕茧状纳米位错网结构共晶合金的微观组织结构
图2生涯中的蚕茧超细丝组织
综上所述，本钻研通过纳米析出相工程设计在传统三元共晶NiFeAl合金中造备出一种蚕茧状的超等位错网结构，均匀孔洞直径幼到26纳米，实现了前所未有的共晶结构细化，因而挨次激活了多沉新型的强韧化机造，实现了金属间化合物的室温塑化，克服了低温脆性，突破了传统共晶资料的强塑性纪录，为开发便宜、实用、高机能的耐低温合金资料启发了全新的蹊径。该钻研成就是钟云波教授领衔的“新能源产业关键资料超常冶金与造备”上海市沉点创新团队继在《Science》《Materials Today》《Nature Communications》等国际顶级期刊上颁发一系列钻研性论文后，在基础钻研领域获得的又一项沉要科研进展。同时，也是该团队以徐匡迪院士“聚焦行业今后10~20年中面对关键科学问题发展钻延妆的战术领导思想为指引，在聚焦先进基础资料提质升级、造就高机能新资料发展新动能方面做出的又一沉要原创性贡献。
图3蚕茧状纳米位错网结构共晶合金的优异力学机能组合
该成就由亿万先生MR、香港城市大学、西安交通大学等多家单元合作实现，其中亿万先生MR为第一署名单元，亿万先生MR钟云波教授、西安交通大学马恩教授为共同通讯作者，亿万先生MR与香港城市大学的时培建博士为第一作者，亿万先生MR资料学院的李毅博士生、蒋鑫博士生、沈喆副教授、林中泽博士生、李强副教授、丁彪副教授、郑天祥副教授、任维丽教授、雷作胜教授，亿万先生MR微结构沉点尝试室梁雪高级尝试师、闵娜副钻研员、彭剑超尝试师、李慧副钻研员为合作署名作者。该钻研得到国度天然科学基金区域结合基金沉点项目（No. U23A20607）、科技部国度沉点研发打算（2018YFB0109404, 2022YFC2904901, 2022YFC2904903 & 2022YFC2904905）、国度天然科学基金（No. 52231001）和111工程（No. BP2018008）的赞助。
全文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202405459
