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天目山實驗室內(nèi)，一塊銀灰色的金屬樣品，正經(jīng)歷著-100℃~800℃的極端溫度考驗。日前，這項攻克材料界“冰火兩重天”困境的突破性成果，登上國際材料領(lǐng)域頂刊《ActaMaterialia》，引發(fā)全球航空航天材料領(lǐng)域高度關(guān)注。

傳統(tǒng)合金如超高強(qiáng)度的鋼，雖在常溫下表現(xiàn)出色，可一旦溫度升至600℃以上便強(qiáng)度驟降，難以滿足航天器結(jié)構(gòu)件、航空發(fā)動機(jī)熱端部件及深空探測裝備對材料“全溫域”性能的嚴(yán)苛需求?！昂辖鹁拖耵~和熊掌，高強(qiáng)度、高韌性難以兼得?！碧炷可綄嶒炇艺鲁萄芯繂T指著電子顯微鏡圖像和應(yīng)力-應(yīng)變曲線說，天目山實驗室先進(jìn)合金設(shè)計與制備團(tuán)隊利用多種強(qiáng)化機(jī)制，開發(fā)出一種適用于室溫到高溫的鐵基高熵合金，實現(xiàn)了寬溫域（室溫到800°C）的高強(qiáng)高韌性。

據(jù)悉，天目山實驗室先進(jìn)合金設(shè)計與制備團(tuán)隊章程研究員與趙士騰教授，攜手北京航空航天大學(xué)、北京科技大學(xué)、鋼鐵研究總院及美國加州大學(xué)伯克利分?？茖W(xué)家，創(chuàng)新融合多種強(qiáng)化與變形機(jī)制，在特殊設(shè)計的鐵基高熵合金中植入納米析出相與復(fù)雜成分陶瓷結(jié)構(gòu)。

“多主元組成的高熵合金，可以擁有極大的成分范圍以及多種強(qiáng)化與變形機(jī)制。通過合金成分的精密設(shè)計和微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)控，研究人員成功引入了納米析出相和分散的復(fù)雜成分陶瓷，解決了合金在寬溫域難以保持高強(qiáng)高韌性的難題?！闭鲁萄芯繂T介紹，這一微觀結(jié)構(gòu)的精密調(diào)控，賦予材料跨越溫域的卓越性能：在常溫下，拉伸強(qiáng)度高達(dá)1.8吉帕，同時延伸率超過20%，綜合性能超越傳統(tǒng)超高強(qiáng)度鋼。即便在800℃高溫環(huán)境下，其屈服強(qiáng)度仍接近600兆帕，延伸率同樣保持在20%以上，成功規(guī)避了現(xiàn)有鎳基超級合金的高溫脆化風(fēng)險。

“這項技術(shù)可以讓探測器在金星地表400℃熔爐和背陰面零下百度的冰獄間自由穿行！”章程研究員以太陽系探測為例，揭示材料的革命性價值——該合金在商業(yè)航天渦輪泵、航空發(fā)動機(jī)葉片等關(guān)鍵部件中展現(xiàn)非常大的潛力。此項突破標(biāo)志著天目山實驗室高性能航空材料智能化設(shè)計與制造平臺在先進(jìn)航空航天合金材料體系研發(fā)方面取得了重要技術(shù)進(jìn)展，實現(xiàn)了材料基因組工程與智能制備技術(shù)的深度融合。

章程研究員透露，目前，研發(fā)團(tuán)隊已鎖定新目標(biāo)，深入解析合金中多相組織的協(xié)同機(jī)制，繪制性能調(diào)控圖譜；研發(fā)耐受1200℃-1400℃的難熔高熵合金，瞄準(zhǔn)新一代航空發(fā)動機(jī)；開展抗宇宙射線材料研究，為深空探測筑牢防線。

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