研究背景与挑战 - 过去数十年合金及微结构设计主要针对室温和高温环境下的力学性能优化 [3] - 极地、深海、深空及能源等极端环境领域探索对金属结构材料提出更高要求，需兼具高强度、优异延展性与断裂韧性 [3] - 低温强韧性协同提升是工程应用中的世界性难题 [3] 研究成果发布 - 2025年1月27日华东理工大学张显程教授作为共同通讯作者在Nature发表突破性研究 [4] - 研究团队通过材料熵和焓同步精准调控，在钴镍钒基中熵合金内形成高密度短程有序结构与纳米长程有序的双尺度纳米结构 [4] - 该结构使材料在临近液氮温度下获得超高抗拉强度和低温断裂韧性 [4] 技术突破与结构特征 - 在钴镍钒基金属固溶体基体中设计双尺度原子有序纳米结构 [5] - 同时存在超高密度亚纳米级短程有序区域（约2.4×10²⁶ m⁻³）和纳米级长程有序区域（约4.5×10²⁵ m⁻³） [5] - 纳米长程有序结构通过位错阻塞效应及新位错生成提升位错剪切应力并加速位错增殖 [5] - 该效应能缓解长程有序障碍物处应力集中，抑制损伤形核风险 [5] 性能表现 - 合金在87K低温下实现76 GPa%的强塑性积，屈服强度约1.2 GPa [5] - 性能显著优于缺乏多尺度有序结构的传统材料，后者通常仅含数十纳米尺寸的短程有序或共格析出相 [5] 研究意义 - 揭示双级化学有序结构对复杂合金低温力学性能的调控机制 [5] - 为通过有序态调控提升深冷应用材料力学性能提供理论依据与技术路径 [5] - 为极端低温环境服役关键构件制造提供全新材料设计思路 [4]