高性能超彈性金屬材料high-performance ultraelastic metals，具有極高強度、超大彈性應(yīng)變極限和溫度不敏感彈性模量（Elinvar埃林瓦效應(yīng)）。從致動器和醫(yī)療設(shè)備到高精度儀器等各種工業(yè)應(yīng)用，已經(jīng)成為新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的戰(zhàn)略性金屬材料。不過，因其位錯的易滑移特性，塊體晶態(tài)金屬 bulk crystalline metals的彈性應(yīng)變極限通常小于1%。然而，形狀記憶合金Shape memory alloys，包括膠質(zhì)金屬gum metals和應(yīng)變玻璃合金strain glass alloys，可以達到高達百分之幾的彈性應(yīng)變極限，盡管是偽彈性結(jié)果并且伴隨著較大的能量耗散。最近，化學復合性金屬間合金chemically complex alloys，如“高熵”合金‘high-entropy' alloys，因其良好性能而激起極大的研發(fā)興趣。

今日，中國香港城市大學Y. Yang團隊，聯(lián)合中國臺灣應(yīng)用科學研究中心C. W. Pao, 中國香港大學D. J. Srolovitz團隊在Nature上發(fā)文，報道了一種具有大原子尺寸錯配size misfit的化學復合性金屬間合金，通常在傳統(tǒng)合金中是不可得的。該合金，在室溫下表現(xiàn)出超高的彈性應(yīng)變極限（約2%）和超低內(nèi)耗internal friction（小于2×10-4）。同時，這種合金表現(xiàn)出非凡的Elinvar埃林瓦效應(yīng)，在室溫和627攝氏度（900開爾文）之間保持接近恒定的彈性模量，為此，這是迄今為止，現(xiàn)有合金所無法比擬的。

A highly distorted ultraelastic chemically complex Elinvar alloy

一種高度扭曲的超彈性化學復合埃林瓦合金

圖1：單晶Co25Ni25（HfTiZr）50合金結(jié)構(gòu)表征。

圖2：Co25Ni25（HfTiZr）50合金三種結(jié)構(gòu)模型DFT計算

圖3：Co25Ni25（HfTiZr）50合金力學性能。

圖4：Co25Ni25（HfTiZr）50合金中Elinvar效應(yīng)。

該項研究證明了Co25Ni25（HfTiZr）50合金，具有高度扭曲的晶格結(jié)構(gòu)和非常復雜的原子尺度化學有序。由于結(jié)合了獨特的晶體結(jié)構(gòu)特征，該合金獲得了非常高的位錯運動能壘，顯示出極好的彈性應(yīng)變極限、非常低的能量耗散和埃林瓦效應(yīng)，這是迄今為止所報道的常規(guī)合金無法比擬的。這種獨特的彈性組合，可以應(yīng)用于需要恒定彈性剛度的高精度設(shè)備中，例如，空間任務(wù)中使用的寬溫度范圍內(nèi)工作的機械計時器mechanical chronometers。

文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04309-1

https://doi.org/10.1038/s41586-021-04309-1