新一代高性能結構材料需具備輕量化設計與先進的能量應用。馬氏體時效鋼，結合了馬氏體基體與納米析出相，是一類可滿足高性能結構材料需求，具潛力的高強材料。其高強度源于半共格析出相，但這不可避免的會出現不均勻分布，從而導致大的共格應變，這在負載下可能會促生裂紋。

    北京科技大學呂昭平教授（通訊作者）等人于2017年4月10日在Nature上發(fā)表了最新研究成果，報道了設計超強鋼合金的新策略，通過高密度納米析出相和降低晶格錯配實現。他們發(fā)現在合金中，高度彌散，完全的共格析出相（析出相的晶格與周圍基底的晶格幾乎一致）與基底表現出非常低的晶格錯配和很高的反相邊界能，實現不降低韌性下同時強化合金。如此低的晶格錯配（0.03±0.04%）降低了析出相的成核阻力，從而使析出相能以非常高密度（大于1024每立方米）及小尺寸（大約2.7±0.2納米）的狀態(tài)穩(wěn)定析出。顆粒周圍最小的彈性錯配應變并沒有為位錯相互作用貢獻很多，而這是強度增加所必須的。相反，文中報道的強化機制利用了化學有序效應，當析出相被位錯削減時，會產生背應力（與變形相反的力）。研究者制備了一系列鋼，利用Ni（Al,Fe）析出相進行強化，使合金強度提高到2.2Gpa，同時還具有很好的延展性（大約8.2%）。與傳統(tǒng)馬氏體時效鋼相比，析出相的化學成分能大幅度削減成本，因為可用一些廉價質輕的元素替代一些高成本的合金元素，如Co、Ti。基于最低晶格錯配實現最大析出相分布和高剪切應力（位錯刺穿共格析出相從而導致塑性變形引發(fā)的應力）實現鋼合金的強化，使我們能正視晶格錯配設計理念，從而能將其應用到其他的金屬合金中。

    圖一、Ni（Al,Fe）-馬氏體時效鋼在固溶退火（950℃下15min）和時效（500℃下3h）狀態(tài)下的機械性質和STEM圖

    圖二、利用高分辨HAADF圖和APT數據3D重建確定具全晶格匹配的析出相B2結構性質

    圖三、原子探針分析析出相的體層攝影和成分

    圖四、同步輻射XRD結果表明bcc基底和B2析出相間整體相位轉變和極低的晶格錯配

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責任編輯：劉洋

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