位錯是晶體塑性的本源，但經(jīng)典位錯強化理論認為加工硬化材料的初始高密度位錯通常被認為對塑性是有害的。

2025年2月8日，西北工業(yè)大學何峰教授、王錦程教授、林鑫教授在國際知名期刊Nature Communications發(fā)表題為《Segregation-dislocation self-organized structures ductilize a work-hardened medium entropy alloy》的研究論文，博士生郭博靜為論文第一作者，何峰教授、王錦程教授、林鑫教授為論文共同通訊作者。

王錦程，西北工業(yè)大學教授。1995年、1998年、2001年在西北工業(yè)大學獲學士、碩士和博士學位，同年留校工作，2002-2004年在日本物質(zhì)材料研究機構進行博士后研究工作，之后曾4次前往日本物質(zhì)材料研究機構及日本宇宙航空研究開發(fā)機構進行合作研究，2009年晉升為教授。

王錦程教授目前主要從事增材制造、多尺度計算模擬、合金設計等方面的研究工作。以第一作者或通訊作者身份在Nat. Comm.、Acta Mater.、Int. J. Plasticity、Addi. Manuf.等領域頂刊發(fā)表SCI論文200余篇，授權發(fā)明專利20余項。

何峰，西北工業(yè)大學教授。2019年獲得西北工業(yè)大學博士學位，博士期間進入麻省理工學院聯(lián)合培養(yǎng)。2019-2021年于香港城市大學從事博士后研究。

何峰教授的主要研究方向為先進金屬材料的強韌化設計與增材制造，以第一或通訊作者發(fā)表Nat. Commun.、Acta Mater.、Int. J. Plasticty、Addi. Manuf.、J. Mate. Sci. and Technol.和Scr. Mater.中科院1區(qū)論文20篇，其它論文70余篇。

林鑫，西北工業(yè)大學教授、教育實驗學院院長，國家“增材制造與激光制造”重點研發(fā)計劃項目首席科學家（2016）。2000年在西北工業(yè)大學獲得博士學位，并留校任教；2003-2005年在香港理工大學從事博士后研究，2006年破格晉升教授。

林鑫教授的主要研究方向為1、增材制造與創(chuàng)新設計；2、精確凝固理論與技術；3、材料加工過程熱、力、組織宏微觀模型及模擬仿真。在Acta Mater.、Addit. Manuf.等國內(nèi)外材料、冶金及機械領域?qū)W術期刊發(fā)表SCI論文500余篇，SCI他引12000余次。合作出版專著/編著6部。授權國家發(fā)明專利50余項。

受自然界非平衡復雜系統(tǒng)的自組織臨界狀態(tài)啟發(fā)，研究團隊探索了具有偏析-位錯自組織結構（SD-SOS）的增材制造介質(zhì)中熵合金的機械響應。

研究顯示，當初始位錯以SD-SOS形式存在時，教科書上的位錯強化必然犧牲延展性的理論可以被推翻。結果表明，SD-SOS除通過發(fā)射位錯和堆垛層錯提供位錯源外，還與滑移位錯動態(tài)交互作用，持續(xù)生成Lomer-Cottrell（L-C）鎖和割階實現(xiàn)位錯存儲。

有效的位錯增殖和儲存能力導致平面滑移帶的持續(xù)細化，使得通過增材制造生產(chǎn)的硬化合金具有高位錯密度-高塑性協(xié)同。

這些發(fā)現(xiàn)為通過調(diào)整位錯構型來優(yōu)化合金的機械性能奠定了基礎。

圖1：增材制造中熵合金的微觀結構

圖2：中熵合金的機械性能

圖3：變形微觀機制

圖4：位錯增殖和存儲機制

綜上，本研究探索了一種通過增材制造技術生產(chǎn)的具有偏析-位錯自組織結構（SD-SOS）的中熵合金的機械響應。研究發(fā)現(xiàn)，當初始位錯以SD-SOS的形式存在時，傳統(tǒng)的位錯強化理論（即位錯強化必然犧牲塑性）可以被推翻。

該研究為通過調(diào)控位錯構型優(yōu)化合金力學行為提供了先例，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的位錯強化理論，為開發(fā)兼具高強度和高塑性的合金材料開辟了新途徑。

這種通過增材制造實現(xiàn)的位錯調(diào)控方法有望廣泛應用于金屬材料的高性能化，特別是在航空航天、汽車制造和能源領域，有助于開發(fā)出更輕、更強、更節(jié)能的結構材料。

Guo, B., Cui, D., Wu, Q.?et al.?Segregation-dislocation self-organized structures ductilize a work-hardened medium entropy alloy.?Nat. Commun., (2025).