金属材料的强韧化以及疲劳性能的改善一直以来是高性能结构材料研究的关键难点问题。近年来，东北大学材料学院李小武教授团队基于材料组织优化设计，分别提出并证实了提高金属材料中短程有序（SRO）或对其晶界特征分布（GBCD）进行优化可实现其强塑性的同步提高以及疲劳性能的显著改善。在单向或循环加载下，SRO的提高可促进面心立方（FCC）合金（如Cu-Mn、Cu-Ni、Ni-Cr合金等）位错滑移方式从波状向平面滑移发生转变，甚至发生孪生变形，进而提高其（循环）应变硬化能力，抑制（疲劳）裂纹的扩展，使材料达到更佳的强塑性匹配（图1）以及更优越的疲劳性能（图2）。基于形变热处理GBCD优化微观机理的澄清，可快速确定合理的GBCD优化处理工艺，在FCC合金（如Cu-Al合金、高氮奥氏体不锈钢等）中引入高比例的低能特殊晶界，可显著增强变形的均匀性，提高沿晶开裂阻力，从而有效改善其高温强塑性（图3）以及低周疲劳性能。上述结果为金属材料的强韧化和疲劳性能改善提供了全新思路，在权威SCI期刊上（包括Acta Mater., PNAS, Scripta Mater.等TOP期刊）发表了近20篇相关研究论文，发表的论文被SCI他引140余次，并受邀在国内外重要学术会议上做邀请报告10余次。
图1 短程有序导致FCC合金（如Cu-Mn合金）的良好强塑性匹配及其微观机理
[Scripta Materialia, 2017, 133: 59; 2020, 178: 269; Materials Science Engineering A, 2017, 679, 484-492; 2019, 743: 745; 2021, 814: 141193]
图2短程有序导致FCC合金（如Cu-Mn合金）的疲劳性能改善及其微观机理
[Acta Materialia, 2021, 205: 116559; International Journal of Fatigue, 2021, 149: 106266]
图3 晶界工程同步改善低层错能Cu-16at.%Al合金的高温强度和塑性
[Scripta Materiallia, 2020, 187: 216; Materials Science Engineering A, 2019, 765: 138299]
