金属材料的强度和延展性是两个关键的力学性能指标，决定了材料在加工成型和服役过程中的行为和表现。为了提高金属材料的强度，通常在基体中添加一些合金元素，如镍、钴、铝等，使材料处于亚稳态，再经过热处理时效形成沉淀相晶粒，发挥强化作用。然而，在时效过程中由于受到热驱动力作用，沉淀相会发生快速形核和异常长大，引起材料在载荷作用下过早的断裂，严重制约了金属材料的应用和发展。

针对这一难题，研究团队在(CrCoNi)₉₄Al₄Ti₂多主元合金中通过预时效-退火-后时效工艺获得了均匀分布的共格纳米沉淀相(平均尺寸约40 nm)。相比传统时效处理后的材料，预时效处理后，材料的强度几乎保持不变，而拉伸塑性(延展性)提高了两倍。微结构表征发现，预时效处理能够提高沉淀相形核的密度，产生随机分布的共格纳米沉淀相。在塑性变形过程中，高密度的纳米沉淀相被位错切过，促进了位错平面滑移，有利于几何必需位错在相界的塞积产生有效的应变硬化，进而提高了材料的塑性。

论文第一作者为力学所2019级博士生张子晗，论文通讯作者为力学所马彦助理研究员和袁福平研究员，论文合作者包括香港城市大学的朱运田教授等。该工作得到了国家自然科学基金委员会基础科学中心项目“非线性力学中的多尺度问题”、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、香港研究资助局等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2023.103821

图1. (a)预时效处理与未处理的多组元合金的应力-应变曲线；(b) 预时效处理获得高密度共格纳米沉淀相及位错切过沉淀相；(c) 变形后位错、层错与沉淀相的交互作用。