北京時間8月28日，《Nature》雜志在線發表題為“Dual-scale chemical ordering for cryogenic properties in CoNiV-based alloys”的最新研究成果，報道了低溫超強韌化研究領域取得的新突破，實現了材料在臨近液氮溫度下的超高強韌性。

隨著我國在極地、深海、深空及能源等極端環境領域的持續探索，低溫嚴苛工況對金屬結構材料的綜合力學性能提出了前所未有的挑戰。在此類環境下，結構材料不僅需要具備高強度，還必須兼顧優異的延展性與斷裂韌性。然而，低溫強韌性協同提升始終是工程應用中的世界性難題。適用于低溫工況的組織調控方法依然十分有限，難以滿足重大低溫工程對高可靠關鍵部件的需求。

研究團隊發現，通過對材料熵和焓的同步精準調控，可以在CoNiV基中熵合金內形成高密度的短程有序結構與納米長程有序的雙尺度納米結構，進而使得材料在臨近液氮溫度下獲得接近1.8 GPa的抗拉強度和超過300 MPa?m0.5的斷裂韌性，該研究成果將為低溫環境服役的關鍵構件制造提供全新材料設計思路。該研究工作中，得益于中國散裂中子源(CSNS)通用粉末衍射儀(GPPD)高分辨率、優異峰型及良好信噪比，研究團隊通過對GPPD中子衍射數據的精確解析，成功定量分析出長程有序結構在合金中的體積分數、以及該結構與基體的晶格錯配度，研究了雙尺度有序相在常/低溫變形過程對合金內位錯密度增殖的影響，為揭示雙尺度納米有序微結構對低溫強韌化的協同機制提供了重要的支持。

通用粉末衍射儀是中國散裂中子源一期建設的3臺譜儀之一，自2018年開放運行以來，已完成國內外70多個科研單位的近600余項用戶課題，多項用戶實驗成果已在Nature、Science等高水平期刊發表，為能源、磁性、超導、金屬及合金等材料的晶體結構和磁結構研究提供有力支撐。

華東理工大學陸體文博士和孫彬涵教授為論文共同一作，張顯程教授和德國馬普可持續材料研究所的Dierk Raabe教授為論文共同通訊作者。李躍博士和董喜振博士團隊(馬普可持續材料研究所)、戴升教授團隊(華東理工大學)、何倫華研究員團隊(中國散裂中子源)、李志明教授團隊(中南大學)參與了研究工作，中國散裂中子源鄧司浩是該論文的共同作者。

圖1.雙尺度納米有序微觀結構定量分析

圖2.雙尺度有序結構對低溫變形過程中位錯增殖的影響分析