晶界硬化和沉淀硬化是提高金属强度的重要机制。

近日，本文，西安交通大学Chang Liu，Jun Ding，Ge Wu报道了这两种效应可以在纳米晶成分复杂合金 (CCA) 中同时放大，从而获得接近理论强度和较大的变形能力，通过热力学设计成功开发了一种模型纳米晶粒 (TiZrNbHf)₉₈Ni₂ 合金。

文章要点

1）Ni 溶质具有较大的负混合焓且与 Ti、Zr、Nb 和 Hf 的电负性不同，不仅在纳米晶粒中产生富 Ni 的局部化学不均匀性，而且还会偏析到晶界。

2）所得合金的屈服强度为 2.5 GPa，具有加工硬化能力和对 65% 压缩应变的较大均匀变形能力。局部化学不均匀性阻碍了位错扩展并鼓励位错增殖以促进应变硬化。同时，Ni 偏析到晶界并增强了内聚力，抑制了在变形参考 TiZrNbHf 合金时发现的晶粒生长和晶界开裂。

这种合金设计策略开辟了一条途径，即通过晶界处的溶质修饰与晶粒内部的局部化学不均匀性相结合，实现纳米结构合金的超高强度和高塑性。

参考文献

Liu, C., Rao, J., Sun, Z. et al. Near-theoretical strength and deformation stabilization achieved via grain boundary segregation and nano-clustering of solutes. Nat Commun 15, 9283 (2024).

DOI：10.1038/s41467-024-53349-4

https://doi.org/10.1038/s41467-024-53349-4