Adv. Sci. | 杨勇张博管鹏飞范悦团队：梯度界面转化晶界析出相为塑性通道，突破复杂成分合金强塑权衡壁垒
在结构材料领域，强度与塑性的权衡是长期困扰科研人员的 “千古难题”，而合金晶界处的脆性析出相，更是被公认为裂纹萌生的 “罪魁祸首”，直接导致材料脆化失效，成为复杂成分合金走向实际应用的关键障碍。
近日，香港城市大学杨勇教授、松山湖材料实验室/中国科学院东莞材料科学与技术研究所张博研究员、中国科学院宁波材料技术与工程研究所管鹏飞研究员领衔的联合团队通过原子尺度梯度界面工程的创新策略，首次将合金晶界的脆性析出相转化为塑性通道。相关研究成果以“Transforming Grain-Boundary Brittle Precipitates to Ductility Pathways in Complex Concentrated Alloy”为题在国际顶级期刊《Advanced Science》发表重要研究成果。
研究团队通过原子尺度梯度界面结合精准热机械处理，在机器学习筛选的无贵元素复杂成分合金中构建出 BCC/L1₂相之间成分与结构的梯度界面，成功将晶界脆性析出相转化为塑性通道。该合金实现了～1.2 GPa 超高屈服强度与～20% 高总延伸率的优异强塑协同，性能远超传统多相合金，且无贵重金属添加，兼具高性能与低成本优势。这一卓越性能源于梯度界面诱导的相间顺序塑性激活与动态应力再分布机制，实现了软硬相的协调变形，从根本上避免了晶界脆化引发的裂纹萌生与扩展。同时该合金具备出色的热稳定性，在高温长时间退火后仍能保持超细晶结构，晶界无明显粗化，展现出优异的高温服役潜力。这一通用化的梯度界面工程策略为破解析出强化合金的强度塑性权衡难题提供了全新方案，推动了复杂成分合金在航空航天、核工业等极端环境结构材料领域的应用，也为其他多相合金的界面设计与性能调控提供了重要借鉴。
香港城市大学/松山湖材料实验室联培博士生李郅鑫、中国科学院宁波材料技术与工程研究所李晓彤博士后为论文的共同第一作者，通讯作者为密歇根大学的范悦教授、中国科学院宁波材料技术与工程研究所管鹏飞研究员、松山湖材料实验室/中国科学院东莞材料科学与技术研究所张博研究员、香港城市大学杨勇教授。
