西安交大科研团队在多主元合金析出强化领域发表综述论文

析出强化与固溶强化、位错强化和细晶强化并称为材料科学中的四大强化机制，其中析出强化也是工程中提升金属材料强度最为有效的方法。A. Wilm于120年前率先发现了时效处理显著提升了铝合金的硬度，即时效析出强化现象，自此时效热处理逐渐成为提升铝合金与钢等合金材料力学性能的关键技术。P.D. Merica首次提出析出强化源于时效过程中析出的新相。1948年，E. Orowan认为位错绕过析出相造成强化，并提出经典的Orowan方程，该方程至今仍是描述析出强化机制的基础，与此同时，众多学者认为位错切过析出相也能够强化材料，并提出有序强化（切过有序结构产生反相畴界）、模量错配强化（析出相与基体的弹性模量差异）、共格应变强化（晶格错配产生的应力场）等多种机制来解释析出强化现象。

实际上，金属合金的析出强化行为不仅取决于析出相的特征（如尺寸、间距、分布和化学复杂性等），更依赖于析出相/基体界面的结构特征（共格界面、半共格界面和非共格界面）。现有研究发现，纳米共格析出相不仅能够作为位错运动障碍提供强度，还能够作为位错源贡献加工硬化能力和延性，导致合金具有优异的强度-延性组合。相比之下，不共格（包括半共格与非共格）析出相虽然能够阻碍位错运动而强化合金，但是界面处滑移的非连续性往往引起应力集中促进变形局域化，甚至界面开裂，导致明显的强度-延性矛盾。因此，如何设计析出相特征以及界面结构特征是金属结构材料领域的关键问题之一，这不仅关系到析出强化型合金的强度、延性、韧性等力学性能的调控，更关系到新一代高性能合金材料的设计与制备加工。

近日，西安交通大学金属材料强度全国重点实验室孙军院士团队基于前期的研究积淀，从这一核心视角——共格 vs 不共格析出强化出发，在材料科学顶级综述期刊《材料科学材料》（Progress in Materials Science）在线发表题为《多主元合金：共格vs不共格析出强化》（“Multicomponent alloys: Coherent vs noncoherent precipitate strengthening”）的综述（Review）论文。以析出相的化学复杂性为主线，该文系统梳理了从传统铝合金（以共格GP区和不共格θ’-Al₂Cu相为例）、低密度钢和马氏体时效钢（以共格κ碳化物和不共格B2相为例）到多主元复杂合金（以共格L1₂相、不共格B2和TCP相为例）的析出强化行为，阐述了单相FCC多主元复杂合金中基体-析出相-化学成分的系统设计方法和变形机制-力学性能-强化机理的内在关联，并通过与传统铝合金和钢对比，探讨了传统铸锻和增材制造技术这两种不同工艺制备的多主元复杂合金的共格与不共格析出强化行为，以及共格L1₂与不共格B2相的耦合强化效应（图1），发现跨尺度、多类型析出相的协同耦合是突破（多主元）合金力学性能极限的重要途径，最后对研制下一代高性能多主元复杂合金中的挑战及其潜在的解决途径进行了展望。

图1. 不同析出相强化多主元合金（由传统铸锻和增材制造工艺制备）的强度-延性汇总，

共格L1₂纳米相与不共格B2微米相的耦合强化能够实现合金的超高强度-大延性组合

西安交通大学材料学院外籍青年教师Yasir Sohail博士为论文第一作者，张金钰教授为通讯作者，孙军院士和刘刚教授指导了该工作。西安交通大学金属材料强度全国重点实验室是该工作唯一通讯单位和完成单位。该工作得到了国家自然科学基金、111引智基地、陕西省科技创新团队项目、中央高校基本科研业务费等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2026.101701