近日，西北工業大學物理科學與技術學院洪振宇教授課題組利用無容器處理技術在銅合金組織與性能調控領域取得重要研究進展。研究發現，鈹銅合金熔體在深過冷凝固過程中可產生球形富鈹團簇組織，該組織能大幅度提升合金的綜合性能。相關研究成果以“Overcoming the trade-off between conductivity and strength in copper alloys through undercooling”為題發表于國際高水平期刊《Nature Communications》。西北工業大學為唯一署名單位，在讀博士研究生張博文為第一作者，洪振宇教授為通訊作者。
隨著工業技術的不斷發展，高新產業對高性能銅合金的需求日益迫切。目前，沉淀強化是制備高強高導銅合金的主要方法。然而，該方法仍存在突出的強度與導電性之間的矛盾，根本原因在于沉淀相的析出體積分數存在上限，即合金基體中殘留溶質含量較高從而導致電導率偏低。因此，如何在保持沉淀強化銅合金高強度性能的同時顯著提升其電導率，是材料領域一個極具挑戰性的科學問題。
該課題組通過系統研究發現，在無容器深過冷條件下，Cu-0.2Be-1.0Ni-0.2Co(wt.%)合金中可自發形成了大量的納米級球形富鈹團簇組織，該組織可在常規固溶處理后留存，并在時效處理過程中獨立于常規γ′沉淀相長大。最終，這些富鈹團簇組織可大幅度降低銅基體中殘留的溶質含量，提升電導率至80%IACS，比傳統方法制備的合金電導率提高30%，同時該組織能保持合金高強度性能不變。這一發現為克服沉淀強化合金的強度-導電性矛盾提供了一種新思路。
圖1Cu-0.2Be-1.0Ni-0.2Co(wt.%)合金在電磁感應（EMI）和電磁懸浮（EML）條件下的電導率和顯微組織特征。(a)EML樣品電導率隨過冷度的變化，灰色虛線表示EMI樣品的電導率。(b)EMI-10樣品的HAADF-STEM圖像。(c)EML-200樣品的HAADF-STEM圖像，球形斑點（橙色箭頭）為富鈹團簇組織。(d)圖c中藍框區域的放大原子圖像，內嵌圖為團簇內外FFT圖。(e,f)EMI-10和EML-200樣品APT原子分布圖。
該工作得到國家自然科學基金重點項目（U24A2034、U1904214、U24A20106）以及陜西省自然科學基金(2020JZ-08)的資助。
洪振宇教授作為我校材料科學與工程、物理學學科的骨干教師，在國家自然科學基金重點項目支持下，圍繞銅合金組織性能調控、聲懸浮操控技術，在空間材料科學領域開展了大量前沿基礎研究工作，近年來在Nature Communications、Physical Review Letters、Materials Science & Engineering A、Materials & Design、Applied Physics Letters、Physical Review Applied等國際知名期刊發表論文60余篇，該工作為近期的代表性成果之一。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60346-8
（文字：洪振宇；圖片：洪振宇；審核：晁小榮）
