范国华教授团队在铝合金低温强塑性双增效应方面取得进展，研究成果以《Insights into the deformation mechanisms of an Al1Mg0.4Si alloy at cryogenic temperature: An integration of experiments and crystal plasticity modeling》和《Revealing the exceptional cryogenic strength-ductility synergy of a solid solution 6063 alloy by in-situ EBSD experiments》为题先后发表在《材料科学技术》（Journal of Materials Science & Technology）上。这些成果加深了对金属材料低温下塑性变形的理解，为开发超低温应用的高性能金属材料提供了新的视角。

金属结构材料的超低温应用具有广阔前景。传统金属材料在低温条件下发生显著强度-塑性倒置关系，严重限制了其使用。然而，铝合金材料不发生低温韧脆转变；优异的低温强塑性协同提升效应及其物理机制使得铝合金获得持续关注。针对这一难题，研究团队设计并开发依托扫描电镜的低温原位力学加载装置，耦合原位EBSD/DIC等先进表征手段，实现对铝合金在室温和液氮温度下变形全周期的低温关键变形特征直接定量表征。对于具有等轴微观组织的铝合金，通过原位EBSD试验探究室温和低温变形过程中晶体取向等关键变形特征的演化行为，发现低温变形晶粒表面没有观察到明显的微变形带及滑移迹线；根据显著的取向散点分区和基于Taylor轴的理论取向转动路径，确认低温变形晶粒中开动的多滑移系类型。结合位错机制的晶体塑性有限元模拟，阐明不同位错组分对强韧化机制的贡献；低温变形过程显著提高统计存储位错和螺型位错比例，因而显著提高合金应变硬化能力，促进低温下均匀塑性变形。该研究工作不仅为理解铝合金低温塑性变形行为提供了新的见解，同时也为开发超低温应用的高性能金属材料提供了指导意见。

博士生彭友红为第一作者，耿林教授、范国华教授和刘承禄副教授为共同通讯作者，南京工业大学和哈尔滨工业大学为共同通讯单位。该研究获得国家自然科学基金项目和国家重点研发计划项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.12.083

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.03.081

图1 依托SEM搭建的低温原位力学加载装置

图2 基于低温原位EBSD技术的微观组织演化及其相关晶体塑性模拟结果

图3 结合取向散点分区和Taylor轴理论，确认低温变形晶粒中开动的多滑移系类型