英文原题：Strength-ductility materials by engineering coherent interface at incoherent precipitates（全文阅读）
通讯作者：黄永宪，哈尔滨工业大学
作者：Dongxin Mao（冒冬鑫），Yuming Xie（谢聿铭，副教授），Xiangchen Meng（孟祥晨，研究员），Xiaotian Ma（马潇天），Zeyu Zhang（张泽宇），Xiuwen Sun（孙秀文），Long Wan（万龙，教授），Korzhyk Volodymyr（郭瑞·弗拉基米尔，乌克兰国家科学院院士），Yongxian Huang（黄永宪，教授）
面向先进制造领域的合金材料设计是推动现代工业发展的基石。其中，设计出具有强塑协同性能的合金材料是该领域的研究热点之一。材料的优异强塑性能代表了其在严苛应用工况下的可靠性。基于该需求，调控合金材料中不同错配度强化相的种类与比例是有效的策略之一（如图1所示）。
针对上述需求及策略，哈尔滨工业大学黄永宪教授团队基于2195铝合金，结合前期研究工作，提出了“粉末原位固相冶金”的新制备手段——形变驱动冶金技术（Deformation-driven metallurgy，DDM，图2），其兼顾固相粉末冶金与搅拌摩擦大塑性形变双重优势，实现了热机耦合条件下的合金制备。该具有高值应变特征的方法促进了2195铝合金中Li元素的扩散，有效调控了合金中的相转变过程，获得了Li固溶共格壳层包覆非共格Al-Cu相的特征结构，实现了2195铝合金的强塑性能协同调控。该策略可在具有多步亚稳相转变的其他类合金中推广应用。
如图3A所示，分别在铝基体的[110]以及[112]带轴视角下观测DDM制备的2195铝合金的相同区域。常规2195铝合金中的针状T1（Al2CuLi）相未被测出，取而代之的是具有不同平均尺寸的球状相。该结果证明了在本策略提出的DDM方法下，Li元素以另一种形式存在于基体中。并且，在大塑性变形作用下，合金内的析出相均弥散分布，共有平均尺寸为0.04 μm、0.19 μm以及0.92 μm的三级尺寸结构，其中包括与基体共格的Al3Zr相。
如图4所示，选取Al-Cu以及Al-Cu-Fe特征相，在其相/基体界面处均发现了波状衬度条纹。通过该区域对应的选取电子衍射分析发现，在Al基体主衍射斑点的两侧出现了对称的卫星斑点。该结果表明，波状条纹区与基体共格。结合图3分析，应为Li元素在该区域的固溶富集导致了基体局部的晶面间距变化，进而诱发了卫星衍射斑点的产生。该结果表明，DDM中的析出相具有共格包覆非共格相的特征核壳结构。
为进一步分析DDM制备的2195合金性能，对共格区做了几何位相分析以及屈服强度的理论校核（图5）。在共格区域中发现了波状应变分布，且内部同时存在可动及不可动位错。该共格结构对位错的运动起到了动态调控的作用，增加了位错的平均自由程，有益于材料的塑性。并且在位错、固溶等强化机制中，合金的特征核壳结构对屈服强度的贡献约占56.07%，起主导作用。
如图6所示，与商用2195合金相比，DDM制备的2195铝合金具有优异的加工硬化应力，加工硬化段达到了16.9%，与商用2195合金相比增加了1.6倍。其对应的加工硬化率以及加工硬化指数也较高，且加工硬化指数随真应变的变化曲线具有典型的“up-turn”现象。与其他方法制备的2195合金或2195合金基复材相比（图6D），DDM制备的2195铝合金表现出了最优的强塑协同性能。
相关论文发表在材料科学顶刊Materials Horizons（IF：13.3）上，哈尔滨工业大学博士研究生冒冬鑫、谢聿铭副教授和孟祥晨研究员为文章的共同第一作者，黄永宪教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金项目（52175301, 52205350, 52305345）的资助。