Supranano工程提高了结构材料的强度和延展性

香港城市大学（CityUHK）领导的一个研究小组在他们对第一种超纳米镁合金的研究基础上，证明了超纳米工程如何在大块结构材料中产生更高的强度和延展性

该研究结果已发表在《科学》杂志上，标题为“2.6-GPa合金通过短程有序界面和超纳米沉淀物的延展性”。

CityUHK领导的团队着手解决的最终问题与金属（例如钢或钛）制成的材料的强度和延展性有关，CityUHK工程学院院长陆健教授说。

“如果我们想制造更坚固、更延展的材料，我们需要防止生产出随着时间的推移不可避免地表现出应变硬化能力降低的合金，”陆教授说

陆教授团队采用的独特方法成功地在超纳米水平（即10纳米以下）控制了细粒合金晶粒内部和边界的排列和设计

“我们之前曾研究过镁合金，但在这个项目中，我们使用了多组分金属混合物进行合成，”陆教授解释道，并补充说，他的团队下的三个合作研究小组包括他的前博士生和博士后，他们正在研究超纳米双相结构。他们现在是西安交通大学的教授和研究负责人

他们发现，超纳米有序化有助于促进流动应力的持续增加，直到合金在10%的应变下断裂，同时具有同样令人印象深刻的2.6GPa拉伸应力

他说：“纳米结构细粒合金的屈服强度通常小于1.5至2GPa。”

陆教授继续说道，从本质上讲，CityUHK领导的团队发现，超纳米有序对位错和层错（SF）具有更强的钉扎效应。它使位错和SF的运动变慢，这增加了它们与其他可移动位错相互作用和纠缠的可能性，并在加载时促进了这些缺陷的增殖和积累

“具有沉淀物的超纳米有序在晶粒内部均匀分布，因此产生的缺陷的分布也均匀，这减轻了应变局部化，导致相互补充的强化和延展，并促进了高应变硬化率和大伸长率，”陆教授说

微调这些超纳米工程技术将进一步提高不同材料的强度和延展性，从而在航空航天、汽车、3C（计算机、通信和消费电子）行业以及使用超强合金的建筑中得到广泛应用 More information: Yong-Qiang Yan et al, Ductilization of 2.6-GPa alloys via short-range ordered interfaces and supranano precipitates, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr4917

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