突破性超弹合金问世：兼具高强度和宽温域稳定性

超弹性材料因其在高应力下产生超大可恢复变形的能力，成为航空航天、深海探测等高科技领域的理想选择。然而，现有超弹合金通常难以同时满足高超弹应力、大弹性可恢复应变和宽温域稳定弹性模量（Elinvar效应）等苛刻要求。传统超弹合金基于应力诱发马氏体相变，其超弹性范围有限，且缺乏Elinvar效应。

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图1 Nb6-HEA的主要性能及与其他超弹合金的比较

西安交通大学前沿院马天宇教授团队另辟蹊径，采用功能与结构基元协同构筑的新策略，成功研制出一种新型超弹合金——(TiZrHf)44Ni25Cu15Co10Nb6（简称Nb6-HEA）。该合金通过原位生成纳米级功能基元（低弹性模量可相变基元）和微纳多尺度结构基元（高弹性模量不相变强化基元），实现了在-150℃至+100℃宽温域内保持1.2GPa以上的高超弹应力（优于现有商业超弹合金的1GPa）和2.5%以上的超弹应变，同时在600MPa高应力下展现出近乎温度无关的弹性模量，性能优于商业钛镍超弹合金。

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研究发现，Nb6-HEA合金的优异性能源于功能基元和结构基元的协同作用：低弹性模量功能基元在应力作用下发生连续相变，提供大可恢复应变；高弹性模量结构基元则抑制位错滑移，确保高超弹应力。此外，功能基元在降温过程中的应变玻璃化转变，补偿了无相变结构基元的模量硬化效应，从而实现了Elinvar效应。该合金还兼具高硬度和优异的耐腐蚀性。

这些优异的综合性能使其在航空航天、汽车减振、精密计时等领域具有广阔的应用前景。相关研究成果已于2025年1月31日发表在《自然通讯》(Nature Communications (2025) 16:1227)上，题为《一种具有GPa级超弹应力和近乎温度不敏感模量的高熵合金》(A high-entropy alloy showing gigapascal superelastic stress and nearly temperature-independent modulus)。前沿院助理教授苟峻铭为论文第一作者，苟峻铭博士和马天宇教授为通讯作者。

以上就是西安交大前沿院马天宇教授团队在超弹材料领域取得新进展的详细内容，更多请关注其它相关文章！

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