近日，我校材料科学与工程学院陈宇强教授课题组在材料设计领域取得重大突破，在国际顶级期刊《International Journal of Plasticity》上发表题为“A novel cobweb-like sub-grain structured Al-Cu-Mg alloy with high strength-plasticity synergy”的研究论文，湖南科技大学为第一单位。

快速实现碳达峰与碳中和，是国际经济和社会实现绿色发展的必由之路。轻质高强结构材料的发展对于交通运输领域的节能减排至关重要。铝合金作为应用最为广泛的轻质结构材料，已成为这些领域颇具潜力的候选材料。然而，铝合金相对较低的抗拉强度限制了其在新一代交通运输车辆中作为结构部件的应用。因此，当前急需研发一种用于交通运输车辆的具有高抗拉强度的铝合金，以便助力我国早日实现碳达峰与碳中和。

陈宇强教授、宋宇峰副教授、陆丁丁博士等人受蛛网结构高抗拉强度和高塑性的启发，通过连续固溶、高应变速率轧制、深冷处理以及时效处理工艺，制备了具有一种新颖的蛛网状亚晶结构的铝铜镁合金。经处理后，获得了高达206.2维氏硬度（Hv）和619.6MPa的抗拉强度值，相较于传统T6热处理的铝铜镁合金，分别提高了39.8%和31.8%。同时，该合金的伸长率也从4.31%提高到了8.23%（增幅达90.9%），其抗拉强度和塑性优于当前其他相关研究报道的材料。研究发现这种高强度-高塑性的特性得益于合金中的蛛网状亚晶结构。通过逆向思维，利用高应变速率轧制产生的高密度位错以及深冷处理中位错的重排效应，通过增加位错来提升塑性。课题组首次提出这一亚晶结构，并利用原位拉伸电子背散射衍射（EBSD）、分子动力学（MD）模拟以及晶体塑性（CP）模型对强度-塑性机制进行了验证。结果表明，蛛网状亚晶结构犹如无数道壁垒，形成了阻碍位错向大角度晶界（HAGBs）迁移的屏障，并对位错进行吸收，从而减少了应力集中区的出现，也就是发挥了位错吸收和应力-应变分担机制的作用。

《International Journal of Plasticity》是塑性力学领域中公认最具影响力的学术期刊之一，专注于塑性变形、材料力学和金属塑性学等领域的研究，在中科院机械、材料科学等大小类分区均为1区。它发布关于塑性理论、实验研究以及数值模拟等方面的高质量论文，具有较高的学术影响力。期刊影响因子在同领域中名列前茅，吸引了全球研究者的关注，其内容对工程、制造和材料科学的进步具有重要意义。这也是本校首次以第一单位在该期刊发表学术论文。该研究得到了国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目（U21A20130）等项目的资助。

论文在线链接：https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2024.104178

▲铝合金蛛网结构形成及强塑性协同提升机理图

（一审：李海屿 二审：王 虎 三审：李洪华）