近日，北京科技大学新金属材料国家重点实验室吕昭平教授团队基于前期研发的共格析出强化的超高强度钢，发现新的抗辐照损伤机制，该研究对开发先进抗辐照结构材料具有重要意义并成功应用于新型多主元合金体系。国际著名学术刊物Nature Materials于2022年5月30日以“Superior radiation tolerance via reversible disordering–ordering transition of coherent superlattices”为题报道了这一研究进展。
先进核能被认为是解决人类未来能源需求的终极方案，然而目前以ODS钢为代表的耐辐照金属结构材料在高剂量辐照后仍面临着增强相失稳和抗辐照性能恶化的困境。严苛的辐照服役环境和高安全性需求，使得开发具有优异高温强度、高强韧、抗高剂量辐照性能和抗蠕变性能的先进金属结构材料成为制约未来核能发展的重大挑战之一。
针对此问题，北京科技大学新金属材料国家重点实验室吕昭平教授团队与北京大学物理学院付恩刚教授团队合作，在前期自主研发纳米共格析出马氏体时效超高强度钢中，发现其小尺寸超高密度共格有序析出相极易被辐照溶解，但在高温（400-600 °C）辐照下因其极低的相变势垒和短程溶质重排主导的动力学行为而发生原位动态有序-无序转变。这种局域相变在限制溶质和点缺陷长程扩散的同时，通过增强溶质和缺陷的局域重组，持续湮灭辐照缺陷并稳定高密度析出相，使得该新型超高强度钢在超高剂量离子辐照（>2000 dpa）后无空洞肿胀和辐照硬化发生，从而表现出极为优异的耐辐照性能和力学性能，这一新的抗辐照机制不同与以往借助错配界面吸收缺陷所导致的低稳定性，使得材料的抗辐照性能几乎不受辐照剂量影响，为研发耐强辐照、高强韧结构材料提供了新的思路。
国际著名核材料领域学者Yanwen Zhang研究员在Nature Materials期刊的News & Views专栏在线发表题为“(Reassembled Nanoprecipitates Resisting Radiation“的评述文章，认为“这项工作不仅鼓励研究人员重新审视依赖非共格或半共格界面来捕获辐照引起点缺陷的策略，而且为领域基础研究发展，以及通过界面稳定性和捕获强度协同控制抗辐照材料发展提供了前进的道路”，同时认为“通过低成本的传统方法就可以制备这些材料，意味着它们在工程应用中具有很强的实用性”。
北京大学物理学院杜进隆博士、北京科技大学新金属材料国家重点实验室蒋虽合研究员和博士生曹培培为论文共同第一作者，北京科技大学新金属材料国家重点实验吕昭平教授和北京大学物理学院付恩刚教授为论文共同通讯作者，北京科技大学吴渊研究员、北京大学徐川博士和北京大学陈华强博士为论文共同作者，该研究得到国家自然科学基金委员会的持续资助。
