图 新型氧化物弥散强化钽合金（B-ODS钽合金）。a. 基于特殊的硼干预的原位氧化反应，在晶粒内高密度、均匀弥散地析出了由B包覆的HfO₂第二相；b. 2000-2400 ℃超高温区间的拉伸性能，该合金拉伸屈服强度明显优于传统难熔合金和新兴的难熔多主元合金

　　在国家自然科学基金青年科学基金项目（A类）（批准号: 52425104）和重大项目（批准号：52595631）等资助下，西安交通大学金属材料强度全国重点实验室李苏植教授、丁向东教授、马恩教授和孙军院士等研制出2000 ℃至2400 ℃超高温区承载的塑性合金，相关研究成果以“在2400 ℃仍具有100 MPa拉伸强度的塑性合金（Ductile alloys offering 100 MPa tensile strength at 2400 ℃）”为题，于2026年6月24日发表于《自然》（Nature）杂志上，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10708-z。

　　航空航天领域的发展对金属结构材料在超高温环境的承载能力提出了严苛要求，一些关键耐热部件的工作温度甚至超过2000 ℃。其中，钽合金因其较高的熔点（~3000 ℃）和综合性能是屈指可数的备选材料。但是，已有钽合金高温强度不足。其根源在于金属材料普遍面临着高温软化行为，当服役温度达到材料0.5~0.6 T_m（T_m为绝对温度熔点），扩散加剧使得材料内部的微观组织发生显著粗化，室温下行之有效的强化机制几乎衰减殆尽。此外，合金不仅仅需要具备较高的超高温强度，还需在近室温下具有良好塑性，以满足复杂形状构件的加工需求。如何实现超高温强度与室温塑性二者“鱼和熊掌兼得”，是当今高温合金面临的巨大挑战。

　　针对这一难题，研究团队基于一种特殊的硼干预的原位氧化反应，有效调控了第二相的尺寸和分布，设计并制备出一种新型的氧化物弥散强化钽合金（B-ODS钽合金），兼具有优异的室温拉伸塑性、超高温拉伸强度和热稳定性。该合金以体心立方结构的Ta-12W-1Re（质量分数）为基体，在熔炼过程中有目的地加入少量HfB₂，使其与基体中的氧发生选择性氧化反应，形成生成焓非常负的HfO₂，并释放出B原子。B会快速扩散到晶界并占据间隙位置，有效阻碍了氧化物颗粒在晶界处形核，促进了其在晶粒内的均匀析出。同时，随着氧化产物的形成，B还将快速富集在颗粒与基体之间的界面处，减缓氧化物的长大从而将其尺寸限制在几十纳米。由此，在晶粒内高密度、均匀弥散地析出了由B包覆的纳米HfO₂第二相（图a）。

　　该新型钽合金在室温下抗拉强度超过800 MPa，拉伸延伸率可达35%，具备良好的加工成形能力。更为突出的是，合金2000 ℃和2400 ℃下的拉伸屈服强度分别达到200 MPa和100 MPa，显著优于已报道的各类传统难熔合金及新兴的难熔多主元合金（图b）。例如，该新型钽合金在2000 ℃下的拉伸屈服强度相较传统钽合金提高了一倍；而在承担相同100 MPa载荷时，新合金的承温上限比现有钽合金提升了约500 ℃。此外，蠕变测试结果表明该合金具有较好热稳定性，比传统难熔合金具有更为优异的长时服役潜力。本工作为新一代超高温合金的开发提供了新思路，B-ODS的设计理念与高温强化机制也可拓展至其它基体的合金（如铌基合金），有助于提升其服役温度。