香港城市大學教授楊濤團隊、教授呂堅團隊聯合哈爾濱工業大學（深圳）教授趙怡潞團隊、南方科技大學教授韓曉東團隊，在塊體金屬間化合物抗疲勞損傷設計方面取得突破。團隊研制出一種新型核殼結構金屬間化合物，疲勞極限突破千兆帕，並超過材料自身屈服強度，打破了“疲勞極限低於屈服強度”的傳統認知。相關成果近日發表於《自然·通訊》。

金屬間化合物因獨特的長程有序結構，在強度和高溫穩定性方面具有顯著優勢，被認為是航空航天、核能等極端環境下的重要候選材料。然而，這類材料長期面臨晶界脆性和疲勞性能不足的問題，室溫疲勞極限普遍低於400兆帕，嚴重限制了在實際工程中的應用。

針對這一挑戰，團隊開創性提出了“多組元共生”設計策略，以鈷鎳鋁鈦鉭釩硼合金多組元L12型金屬間化合物為模型體系，通過調控鈷與硼元素在晶界處的協同偏聚，成功在晶界原位構筑了厚度約2納米的面心立方結構無序界面層。這種無序界面層就像“軟墊子”，不僅有效消解了有序晶界的本征脆性，還作為位錯發射源，激活了超位錯、層錯和納米孿晶等多種變形機制，有效緩解應力集中，抑制疲勞開裂。

數據顯示，這一新型合金材料在室溫下表現出優異的綜合力學性能，屈服強度約1.0吉帕、抗拉強度達1.7吉帕，且均勻延伸率高達33%，實現了強度與塑性的協同躍升。其疲勞極限高達1100兆帕，為屈服強度的1.1倍。

研究團隊認為，這項研究成果有助於加深對金屬間化合物疲勞行為的基礎認識，同時也為新一代高可靠性金屬間化合物的設計與應用提供了重要支撐。（記者代小佩）