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青年教师顾雷以第一作者身份，在国际高影响力期刊《Advanced Science》发表题为《Hierarchical Ordering Induced Ultrahigh Cryogenic Strength and Strain Hardening in a Ni2CoFeV Medium-Entropy Alloy》的研究论文。北京赛车PK10
为论文第一完成单位及通讯单位，赵永好教授和南京理工大学陈翔教授为论文通讯作者，安徽工程大学姜伟博士为论文共同第一作者，北京赛车PK10
青年教师毛庆忠为论文共同作者。
全文链接：//doi.org/10.1002/advs.75679。
低温高强韧金属结构材料是液化天然气储运、探月工程、核聚变反应堆等高端深空、能源工程装备的核心基础材料，对极端低温工况装备的安全稳定运行至关重要。现阶段，单相面心立方（FCC）金属及合金凭借优异的抗韧脆转变特性，是低温工程中应用最广泛的金属材料，其中以300系列奥氏体不锈钢、高锰钢最具代表性。该类材料依托孪生、相变等变形机制，拥有出色的低温抗拉强度、塑性与应变硬化性能。但传统低温金属材料存在显著性能短板，现有主流低温合金普遍屈服强度较低；而多数室温高强度金属材料在低温环境下会发生脆性劣化，极大限制了极端低温装备的性能升级与应用拓展。
近二十年来，中/高熵合金凭借独特的组织结构与力学性能，成为突破传统低温金属材料性能瓶颈的核心研究方向。其中，等原子比CoCrFeMnNi高熵合金及其衍生CoCrNi中熵合金，在77 K、20 K超低温环境下具备优异的断裂韧性，综合性能优于绝大多数传统金属材料。该系列合金在77 K低温条件下，抗拉强度可达1.3 GPa，断裂延伸率超77%，依靠显著的孪生诱发塑性效应，可在形变过程中构建稳定的三维孪晶网络，实现优异的塑性变形能力。不过该类合金屈服强度普遍低于800 MPa，无法适配极端低温重载工况的使用需求。此外，部分亚稳态FCC结构中/高熵合金可在低温条件下激活相变诱发塑性效应，促使基体向体心立方相、密排六方相转变，实现动态硬化，但该机制不提高屈服强度。因此，如何兼顾合金的低温屈服强度、抗拉强度与塑性，是低温金属材料领域亟待解决的关键难题。
依托前期研究基础，团队通过引入分级有序相，成功研发出室温超高强韧Ni2CoFeV中熵合金。该合金以FCC相为基体，析出共格κ型(Co, Fe, Ni)3V与L12型(Co, Fe, Ni)3(V, Fe)分级长程有序相，大幅优化了合金室温力学性能。在此基础上，本文聚焦材料低温性能，深入探究低对称有序相对合金低温强韧化的调控机制，验证其能否在规避韧脆转变的同时，全方位提升合金低温力学性能。结果表明，三相中熵合金低温屈服强度可达1.4 GPa，多种形变机制依次激活使得三相合金保持优异应变硬化能力，最终实现2 GPa以上的超高低温抗拉强度与28%的断裂延伸率。与传统高屈服强度合金不同，该三相中熵合金表现出极强的应变硬化能力，优于目前报道的多数FCC单相及FCC基多相中/高熵合金。本文证实，在Co-Fe-Ni-V合金体系构筑分级长程有序相结构，是设计面向低温应用的高强韧中/高熵合金的一种有效策略。
图1双相和三相Ni2CoFeV中熵合金77 K下的低温力学性能以及三相合金拉伸变形前后的微观结构
上述工作得到了中央高校基本科研业务费专项资金、国家自然科学基金、江苏省前沿技术基础研究重大项目等资金支持。
审核：杨可