北京时间8月28日，《Nature》杂志在线发表题为“Dual-scale chemical ordering for cryogenic properties in CoNiV-based alloys”的最新研究成果，报道了低温超强韧化研究领域取得的新突破，实现了材料在临近液氮温度下的超高强韧性。
随着我国在极地、深海、深空及能源等极端环境领域的持续探索，低温严苛工况对金属结构材料的综合力学性能提出了前所未有的挑战。在此类环境下，结构材料不仅需要具备高强度，还必须兼顾优异的延展性与断裂韧性。然而，低温强韧性协同提升始终是工程应用中的世界性难题。适用于低温工况的组织调控方法依然十分有限，难以满足重大低温工程对高可靠关键部件的需求。
研究团队发现，通过对材料熵和焓的同步精准调控，可以在CoNiV基中熵合金内形成高密度的短程有序结构与纳米长程有序的双尺度纳米结构，进而使得材料在临近液氮温度下获得接近1.8 GPa的抗拉强度和超过300 MPam0.5的断裂韧性，该研究成果将为低温环境服役的关键构件制造提供全新材料设计思路。该研究工作中，得益于中国散裂中子源(CSNS)通用粉末衍射仪(GPPD)高分辨率、优异峰型及良好信噪比，研究团队通过对GPPD中子衍射数据的精确解析，成功定量分析出长程有序结构在合金中的体积分数、以及该结构与基体的晶格错配度，研究了双尺度有序相在常/低温变形过程对合金内位错密度增殖的影响，为揭示双尺度纳米有序微结构对低温强韧化的协同机制提供了重要的支持。
通用粉末衍射仪是中国散裂中子源一期建设的3台谱仪之一，自2018年开放运行以来，已完成国内外70多个科研单位的近600余项用户课题，多项用户实验成果已在Nature、Science等高水平期刊发表，为能源、磁性、超导、金属及合金等材料的晶体结构和磁结构研究提供有力支撑。
华东理工大学陆体文博士和孙彬涵教授为论文共同一作，张显程教授和德国马普可持续材料研究所的Dierk Raabe教授为论文共同通讯作者。李跃博士和董喜振博士团队(马普可持续材料研究所)、戴升教授团队(华东理工大学)、何伦华研究员团队(中国散裂中子源)、李志明教授团队(中南大学)参与了研究工作，中国散裂中子源邓司浩是该论文的共同作者。
图1.双尺度纳米有序微观结构定量分析
图2.双尺度有序结构对低温变形过程中位错增殖的影响分析
