西安交大前沿院马天宇教授团队发现金属材料恒弹性效应新机制

多数固体材料在温度降低时，由于原子间键合增强，普遍呈现弹性模量升高的硬化行为。仅有少数金属材料通过二级磁性转变或扩散型相变，能在一定温度区间内维持弹性模量基本不变，这被称为恒弹性效应。具备该特性的金属材料是制造高精度、高稳定弹性元件和频率元件等关键部件的核心，因此备受凝聚态物理与材料科学领域关注。

近日，西安交通大学前沿科学技术研究院马天宇教授团队与西安交通大学讲座教授、甬江实验室资深研究员任晓兵教授合作，揭示了一种产生恒弹性效应的新机制。他们研究的特殊马氏体合金，在相变终止温度以下连续冷却时，弹性模量几乎保持稳定，这与普通马氏体合金低温硬化现象迥异。这种恒弹性马氏体微米级大畴内同时含有两种构型的纳米级小畴，降温过程中两种小畴之间缓慢转变，抵消了因原子键合增强带来的本征模量硬化，从而实现了恒弹性效应。此外，应力亦可驱动两种纳米小畴间的位移型相变，使得该恒弹性马氏体合金不仅具备宽温域超弹性，还表现出良好的低温塑性。

该研究首次在一级马氏体相变体系中观察到恒弹性效应，突破了传统金属材料低温硬化的理论框架，为设计新型恒弹性合金及解决金属低温脆性难题提供了全新思路。研究成果以“马氏体中纳米尺度位移型相变诱导的恒弹性效应”为题发表于《物理评论快报》。前沿院毕业生刘叠博士和青年教师刘瑶为论文共同第一作者，苟峻铭助理教授和马天宇教授为共同通讯作者，西安交通大学为通讯单位。

此项工作得到国家自然科学基金及西安交通大学金属材料强度全国重点实验室的资助。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/1ft8-9hkv

马天宇教授主页：https://gr.xjtu.edu.cn/matianyu/