德国马普钢铁所提出新型合金设计策略

研发具备超高强度与大塑性变形能力的新型合金是材料领域的重要发展方向之一。然而，金属材料的实际强度通常远低于理论值，且合金的均匀塑性变形能力通常随着强度的提升而降低。德国马普钢铁所研究团队提出了一种新的超强高塑性合金设计策略：使用具备剧烈晶格畸变的多组元合金作为基体，引入大量间隙固溶元素，从而获得近理论强度与大塑性均匀变形能力。研究人员借助热力学理论指导，结合高熵合金的过饱和置换固溶体特性，将等原子比TiNbZr 合金作为基体，成功在该合金中引入原子分数12%的间隙O 元素，没有生成氧化物，合金保持单相体心立方（BCC）结构。这一大量间隙固溶合金具备4.2GPa 的超高屈服强度，接近理论极限和优异的均匀塑性变形能力。相关成果以Massive interstitial solid solution alloys achieve near-theoretical strength为题发表在Nature Communications上。下图为大量间隙固溶O 合金的塑性变形机制。