香港城市大学杨涛教授团队联合哈尔滨工业大学（深圳）赵怡潞教授团队、吕坚教授团队及南方科技大学韩晓东教授团队，在块体金属间化合物抗疲劳损伤设计方面取得重大突破。他们率先提出“多组元共生”设计新策略，成功研制出新型核壳结构金属间化合物。该化合物疲劳极限突破千兆帕，并超过材料自身屈服强度，打破了“疲劳极限低于屈服强度”的传统认知。相关成果近日发表于《自然·通讯》。
金属间化合物因其独特的长程有序结构，在强度和高温稳定性方面具有显著优势，被广泛认为是航空航天、核能等极端环境下的重要候选材料。然而，这类材料长期面临晶界脆性和疲劳性能不足的问题，室温疲劳极限普遍低于400兆帕，严重限制了其在实际工程中的应用。
针对这一挑战，上述研究团队开创性地提出了“多组元共生”设计策略。他们以钴镍铝钛钽钒硼合金（CoNiAlTiTaVB）多组元L12型金属间化合物为模型体系，通过调控钴（Co）与硼（B）元素在晶界处的协同偏聚，成功在晶界原位构筑了厚度约2纳米的面心立方结构无序界面层。该无序界面层不仅有效消解了有序晶界的本征脆性，还作为位错发射源，激活了超位错、层错和纳米孪晶等多种变形机制，有效缓解应力集中，抑制疲劳开裂。
数据显示，这一新型合金材料在室温下表现出优异的综合力学性能，屈服强度约1.0吉帕、抗拉强度达1.7吉帕，且均匀延伸率（数值越高材料越耐拉、好加工、不易局部崩断）高达33%，实现了强度与塑性的协同跃升。其疲劳极限高达1100兆帕，为屈服强度的1.1倍。相比（钴76钛24）99硼1合金，该新型金属间化合物的疲劳极限提升了近三倍。
研究团队表示，这项研究成果有助于加深对金属间化合物疲劳行为的基础认识，同时也为新一代高可靠性金属间化合物的设计与应用提供了重要支撑。
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