近期，东南大学材料科学与工程学院、江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室沈宝龙教授团队在材料科学前沿领域持续取得重要突破，两项创新性研究成果相继在线发表于国际顶级期刊《Nature Communications》（《自然 - 通讯》），分别在非晶合金塑性优化与难熔中熵合金高温性能提升方面实现关键技术突破，为相关领域材料创新与产业应用提供了重要支撑。
11月19日，《Nature Communications》（《自然-通讯》）在线发表了沈宝龙教授团队在非晶合金力学性能研究方面的重要进展。该研究成果以“Transformation-mediated and relaxation-assisted macroscopic tensile plasticity with strain-hardening in metallic glass（结构转变-弛豫协同实现铁基非晶合金宏观拉伸塑性及应变硬化）”为题，在铁基非晶软磁合金中首次实现10%宏观拉伸塑性及应变硬化效应，揭示了结构转变-弛豫协同的强韧化新机制，为解决非晶合金缺乏稳定塑性流动能力与弛豫致脆难题提供了新思路。
非晶合金具有高强度、大弹性极限和耐腐蚀等优异特性，在航空航天、生物医疗、能源装备等领域具有广阔应用前景。其中，铁基非晶合金还兼具优异软磁性能，开发兼具强韧性与优异软磁性能新型非晶合金对于提升我国在新能源、信息通讯、低空经济等领域关键材料自主供给与产业竞争力具有重要战略意义。
该团队提出一种基于调控冷热循环处理速率的结构调控新策略，通过应力诱导形成多尺度不均匀结构。在拉伸过程中，多种机制协同作用实现塑性显著提升：β弛豫激活能大幅降低，促进大量剪切转变区协同激活，有效抑制剪切带局域化；不可逆结构弛豫通过自由体积湮灭形成一种由富铁中程有序团簇与富类金属团簇相邻的纳米网络结构，从而抑制剪切带快速扩展；多尺度不均匀结构诱导剪切带发生偏转、分叉；剪切应力驱动中程有序结构转变为α-Fe纳米晶，纳米晶中晶格畸变与位错形成进一步贡献于应变硬化。此外，该策略在Cu基、Er基等多种非晶合金体系中均具普适性。该研究不仅深化了对非晶合金塑性变形机制的理解，更在非晶合金发现60余年后，首次获得宏观尺度下“刚韧并济”的优异拉伸性能：保持1680MPa高抗拉强度的同时，展现出10%的大拉伸塑性与显著应变硬化，突破了其长期存在的脆性瓶颈，为推动非晶合金作为结构功能材料获得更广泛应用提供了解决方案。
东南大学材料科学与工程学院四年级博士生胡璠为论文唯一第一作者，郭志君副教授、罗强和沈宝龙教授为论文共同通讯作者，东南大学为唯一作者与通讯单位。该研究得到国家自然科学基金重点项目及国家重点研发计划项目支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65120-4
11月21日，《Nature Communications》（《自然-通讯》）再次发表了东南大学材料科学与工程学院、江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室、高速飞行器结构与热防护教育部重点实验室沈宝龙教授团队联合军事科学院国防科技创新研究院梁秀兵研究员团队在难熔中熵合金高温力学性能研究方面取得的重要进展。该研究成果以“Strength-plasticity synergy from ambient to high temperature via gradient-ordering in boride-reinforced WTaV medium-entropy alloy（梯度有序相界面对硼化物增强WTaV中熵合金室温至高温强塑性协同作用）”为题，首次提出梯度有序相界面概念，实现难熔中熵合金室温塑性与高温强度同时突破，在2073 K（0.7倍熔点）屈服强度达242 MPa且无相分解，为高超声速飞行器热端部件提供材料设计新思路。
高超声速飞行器具有超高速、高机动、探测拦截难等优点，是战略威慑、远程侦查、精确打击和快速投送利器，已成为强国争相追逐的战略制高点。下一代高超声速飞行器（飞行速度大于10马赫）面临更严重气动加热效应，热端部件（鼻锥、前缘）需抵抗剧烈高温冲击，服役可靠性严重依赖超高温材料性能突破。然而，现有高温材料常牺牲室温塑性提升高温强度，在宽温域达成强度与塑性协同面临重大挑战。开发新型高温材料是支撑下一代高超声速飞行器发展的核心关键，对我国高端装备升级换代、服务国防安全具有重要战略意义。
团队在(WTaV)90B10难熔中熵合金中成功构筑梯度有序相界面，室温塑性突破6%，1873 K下屈服强度高达650 MPa，2073 K下屈服强度达242 MPa且无相分解。梯度有序相界面结构减少晶界氧化物偏聚改善室温塑性，强化相界面结合提升高温性能，并调控界面有序度增强热稳定性，从而协同优化中熵合金宽温域力学性能。随着温度升高，梯度有序相界面由半共格转变为完全共格，确保材料在约0.7倍熔点温度下出色热稳定性，突破难熔合金长期以来在宽温域内强度与塑性难以兼顾的瓶颈难题，为下一代高超声速飞行器热端部件迭代升级提供材料支撑。
东南大学材料科学与工程学院博士毕业生孙博、王冰洁为本文共同第一作者，材料科学与工程学院王倩倩副教授、沈宝龙教授，军事科学院国防科技创新研究院梁秀兵研究员为本文共同通讯作者，东南大学为第一通讯单位。该研究得到国家自然科学基金重点项目及JWKJW基础加强项目支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-66617-8
