L1₂结构的γ'析出相一直在Ni基中熵合金和高熵合金设计中作为强化相存在，但这一优化策略在工程上距离实际应用还存在一些问题，其中较为关键的一个问题是，这些纳米析出物虽然能显著提升强度，但却因位错集中在局部滑移带而导致应变集中，不利于材料的塑性，因此如何在高强度的同时保持足够塑性，是利用γ'析出相优化Ni基中/高熵合金的一个关键挑战。

近日国际期刊《Scripta Materialia》在线发表了题为“Heterostructured γ' precipitates enable simultaneously high strength and ductility in a NiCoCr-based medium entropy alloy”的研究论文，在这项研究中，研究团队以在不牺牲塑性的前提下提升NiCoCr基中熵合金的力学性能，创新性地构建了大/小γ'析出物协同存在的异质结构，该策略突破了传统析出强化依赖单一粒度和体积分数的限制，为开发高强高延性合金提供了新思路。论文的通讯作者为南京理工大学张勇教授和香港城市大学朱运田院士。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2025.116909

团队设计了一种以NiCoCr为基体的MEA，成功在合金内构建了在尺寸层面异质化的γ′析出相，通过这一创新性策略克服了γ′析出相在提高Ni基中熵合金（MEA）强度的同时大幅降低合金塑性的局限性，团队研究发现较高比例的小尺寸γ′相与中等比例的大尺寸γ′相结合可以同时提高合金的强度和塑性，优化后的异质化γ′相组织能有效缓解均匀γ′强化合金中普遍存在的应变集中问题，并增强应变硬化的效果。

图形摘要

该论文中的研究对象为Ni-24Co-17Cr-4Al-5Ti-1.7Mo-0.3W（at.%）合金，将NiCoCr样品分别在1030、1050、1070、1090 ℃下固溶处理4 h后风冷（分别命名为ST1030、ST1050、ST1070、ST1090），得到具有不同异质相的微观组织。随后，结合透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）以及单轴拉伸与循环加载实验，系统揭示了异质γ'析出组织对合金力学性能及变形机制的影响。

① 显微组织的异质化调控

通过调节热处理温度，可以获得大/小两种尺寸的γ'析出相，在1030℃固溶处理时，大尺寸的γ'相约占19.7 vol.%，小尺寸γ'相约占17.1 vol.%，二者比例接近均衡，1050℃固溶处理时，大γ'相减少至14.4 vol.%，小γ'相则增加至23.6 vol.%，形成了双尺度组织，而在1090℃时，大γ'相几乎消失，由小γ'相占比34.7 vol.%为主导相，组织趋于单一化。

不同样品的暗场TEM图像和γ′尺寸分布

② 强塑性的协同优化

随着大γ'相比例的降低，合金的屈服强度和抗拉强度逐渐下降，塑性则呈现出先升高后降低的趋势，因此需要在这这个过程中做一个均衡选择，团队发现，1050℃热处理样品展现出最佳的强塑性匹配，塑性大幅度提升的同时，强度仍能够保持较高的水平，其强塑性的性能组合优于大多数已报道的高/中熵合金，此时合金内大小尺寸的γ'体积比约为0.61。

NiCoCr合金力学性能的综合研究

NiCoCr合金力学性能的参数依赖关系

③ 变形机制的本质解析

单一小γ'相主导的组织中，位错在局部高度集中，形成高密度位错趋于，诱发应变集中并导致塑性劣化。而在异质γ'组织中，位错在小γ'区域内均匀分布，并受到大γ'相的有效阻挡，从而引发位错堆积与多滑移系的激活，这种协同机制不仅抑制了应变集中，还促进了多方向滑移的发生，显著提升了应变硬化和整体塑性。

异质结构γ′析出相调控的位错滑移行为

在NiCoCr基中熵合金中通过合理调控不同尺寸的γ'析出相比例，可显著优化合金的强塑性，这一发现为γ'强化型Ni基中/高熵合金的设计提供了全新思路，也为航空航天、能源动力等领域对高性能结构材料的应用需求提供了坚实支撑。