双B2纳米沉淀协同强化的微层状双相中熵合金实现超高强韧化

为解决传统高强合金中强度-韧性倒置的难题，研究人员通过设计Fe基中熵合金(Fe-MEA)的微层状双相结构（FCC/BCC）与双B2纳米沉淀协同强化机制，实现了~1350 MPa屈服强度、~18%延伸率和~166 MPa·m0.5断裂韧性的突破。该成果为开发兼具超高强度与损伤容限的合金提供了新范式。

　　

研究背景与意义
在材料科学领域，金属材料的强度与韧性往往呈现此消彼长的矛盾关系，尤其当屈服强度突破吉帕斯卡级别时，材料脆性会显著增加。传统解决策略如异质层状结构虽能改善塑性，却因界面应变失配导致断裂韧性下降。这一瓶颈严重制约了航空航天、核能等极端环境应用材料的开发。

研究设计与方法
中国某高校团队在《Scripta Materialia》发表研究，通过精准调控Fe基中熵合金(Fe-MEA)的微观组织，构建了面心立方(FCC)与体心立方(BCC)双相层状结构，并在两相中分别引入有序体心立方(B2)纳米沉淀。研究结合透射电镜原位观察、力学性能测试和断裂行为分析，系统评估了材料的强韧化机制。

关键结果

1. 双相协同强化机制
   FCC相作为位错源持续释放可动位错，BCC相通过B2沉淀钉扎位错，二者协同实现强度(1350 MPa)与延伸率(18%)同步提升。
2. 界面主导增韧效应
   层状界面促进动态晶粒细化和裂纹分支，使断裂韧性达166 MPa·m^0.5，较传统合金提升40%。
3. B2沉淀稳定性验证
   高温/循环载荷下B2沉淀保持结构稳定性，证实其工程应用潜力。

结论与展望
该研究开创性地提出"双B2沉淀+双相层状"复合强化策略，突破了金属材料强韧性倒置的经典难题。动态界面行为与多尺度缺陷调控的发现，为开发新型高损伤容限合金（如多主元合金）提供了理论依据。研究团队特别指出，该设计理念可拓展至其他合金体系，具有普适性工程应用价值。