吕昭平教授团队通过材料基因工程方法，以等原子比TiZrHfNb高熵合金为模型合金，添加适量的氧，发现了间隙原子在合金中存在一种未知的新状态。利用球差矫正扫描透射电镜（STEM）、三维原子探针层析（3D-APT）和第一性原理计算结果证实了这种富（O，Zr，Ti）的有序氧间隙原子复合体（ordered oxygen complexes）的存在（如图1所示）。这是一种介于常规随机间隙原子和陶瓷相之间的新间隙原子存在状态，这一有序间隙原子复合体结构能够显著提高合金的强度和塑性，打破了金属材料强度和塑性不可兼得的魔咒，实现了强度和塑形的同时提高：拉伸强度提高了48.5%，拉伸塑性提高了近一倍（如图2所示）。为重新认识间隙强化和有序强化并设计出高强度、高韧性金属材料提供了新思路。相关研究结果于2018年11月22日发表在Nature[563(7732):546—550]（图3）。

图1 3D-APT对TiZrHfNb-O2高熵合金中有序氧复合体（OOCs）的分析结果

图2 TiZrHfNb-O（N）合金的应力-应变曲线

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