香港城市大學楊濤Materials Today：化學復雜型金屬間化合物合金——材料創新的新前沿

【研究概述】

金屬間化合物材料擁有多種多樣的有序超點陣結構和許多不同尋常的物理化學特性。特別是化學復雜型金屬間化合物合金（CCIMAs；亦或被稱之為多組元超點陣合金，高熵金屬間化合物合金等）的出現在近年來受到了相當大的關注，并為開發用于高級結構應用的新型金屬材料提供了嶄新的設計路徑。這些新型CCIMAs可表現出非常獨特的結構和化學的協同調節，例如自組裝長程密排的原子有序排列、復雜超晶格的亞點陣占位和界面納米級的多元素共偏聚和無序相變等，從而顯示出了諸多傳統金屬材料所無法擁有的優異的物理和機械性能，如反常屈服、高強韌、抗蠕變、超彈性、形狀記憶效應等等。香港城市大學楊濤課題組提出的CCIMAs的合金設計策略大大拓寬了新材料創新與研發的思路與范圍。毫無疑問，這一創新理念也將成為開發新型高性能合金與特種裝備的新前沿,?有望在航空航天、核能、汽車、化學工程等關鍵領域發揮十分重要的作用。相關成果以?“Chemically complex intermetallic alloys: a new frontier for innovative structural materials”為標題發表在Materials Today期刊?(https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.12.004; IF:31.041)?。該論文第一作者和通訊作者為香港城市大學材料科學與工程學院的楊濤教授（T. Yang），香港城市大學的劉錦川教授(C.T. Liu)為該論文共同通訊作者。合作者包括香港城市大學B.X. Cao博士、T.L. Zhang博士、J.H. Luan博士，H.J. Kong，以及哈爾濱工業大學的Y.L. Zhao教授、W.H. Liu教授等等。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.12.004。

【圖文摘要】

圖1.?三種具有L1₂型晶體結構的二元金屬間化合物合金的反常屈服行為

圖2.?二元金屬間化合物合金中最常見的20種母體晶體結構的統計與分布

圖3.?新型化學復雜型L1₂和B2超點陣合金與傳統二元超點陣合金的原子占位示意圖

圖5.?化學復雜型金屬間化合物合金中獨特的晶界納米無序化和多元素協同共偏聚行為

圖6.?化學復雜型金屬間化合物合金（單晶態）中的超彈性與非傳統的相變行為

圖8.?化學復雜型金屬間化合物合金的高溫蠕變行為

圖9.?具有穩定納米晶結構的化學復雜型金屬間化合物合金的設計思路與構想

【作者簡介】

楊濤，香港城市大學材料科學與工程系助理教授，博導，香港城市大學深圳研究院副研究員，香港三維原子探針聯合研究實驗室的核心成員等。先后榮獲香港高等研究院(HKIAS)杰出博士后研究員，?Rising Star Award，香港杰出青年學者等稱號。長期從事先進金屬材料的合金設計與組織結構調控的研究，主要通過三維原子探針層析（3D-APT）和透射電鏡（HR-TEM）等技術手段研究合金材料的成分設計、材料熱力學與動力學行為、固態相變行為與變形機制等。目前的研究課題主要集中在多主元金屬間化合物，高熵合金，鈦合金、晶界工程、3D打印等相關領域。課題組內擁有非常齊全的金屬材料加工與顯微表征的儀器設備。近年來先后取得了多項開拓性的研究成果。截至目前為止，已在材料領域的知名期刊Acta Materialia, Scripta Materialia, Science, Advanced Materials, Journal of Alloys and Compounds, Intermetallic, Nature Communications, Materials Research Letters等發表學術論文50余?篇，其中以第一作者和通訊作者在Science期刊發表學術論文三篇。先后擔任Acta Materialia, Scripta Materialia, Science, Advanced Materials, Journal of Alloys and Compounds, Intermetallics, Materials Today Physics等期刊的審稿人。與此同時，擔任Advanced Powder Materials期刊特聘編委、《粉末冶金材料科學與工程》期刊編委、Frontier in Materials客座編委，國際科學組織Vebleo協會會士（Vebleo Fellow）等。

【參考文獻】

【1】Yang, T., et al. " Chemically complex intermetallic alloys: a new frontier for innovative structural materials "?Materials Today?(2021).

【2】Yang, T., et al. "Ultrahigh-strength and ductile superlattice alloys with nanoscale disordered interfaces." Science 369.6502 (2020): 427-432.

【3】Yang, T., et al. "Towards superior mechanical properties of hetero-structured high-entropy alloys via engineering multicomponent intermetallic nanoparticles." Scripta Materialia 183 (2020): 39-44.