重庆大学副教授董志华在美国科学院院报《PNAS》上发表研究成果

近日，重庆大学材料科学与工程学院、国家镁合金材料工程技术研究中心副教授董志华与KTH瑞典皇家理工学院Levente Vitos教授团队合作，在美国科学院院报《Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America》(IF=9.41) 上发表题为“Invariant plastic deformation mechanism in paramagnetic nickel–iron alloys”的研究成果，发现报道了Ni-Fe等合金高温塑性变形中的“因瓦”现象，为高性能高温材料的优化设计提供了新的理论依据与途径。重庆大学为第一单位和第一通讯单位，材料科学与董志华为论文的第一作者和共同通讯作者。

“因瓦”效应是指材料性能不随温度变化的反常物理现象。目前已发现的“因瓦”效应有热膨胀和弹性性能两种，在精密测量、超低温材料等领域有着重要的应用。经过一个多世纪的不断探索，现有观点普遍认为，“因瓦”效应都与温度和有序磁构型之间的相互作用有关，因此，只存在于磁有序合金中。

在该研究成果中，董志华等应用准确的量子力学模拟方法，在高温磁无序Ni-Fe合金中发现了新的“因瓦”现象，即“因瓦塑性”，表现为在较大成分范围内，材料层错能、塑性变形机制不随温度发生变化的现象(如图1和2)。进一步研究发现，“因瓦塑性”源自密排六方及面心立法结构相互竞争、平衡的作用，可以在无磁的合金材料中发生。该研究成果对认识Ni-Fe合金优异的高温力学性能发挥着重要作用，拓展了人们对“因瓦”现象的认知，为高性能高温材料的优化设计提供了新的理论依据与途径。

图 1 Ni1-cFec合金层错能随合金成分及温度的变化

图2  Ni1-cFec合金层错能温度敏感性随合金成分的变化

全文链接：https://www.pnas.org/content/118/14/e2023181118