锆合金具有极低的热中子捕获截面、优异的耐腐蚀性能和抗高温蠕变特性，被广泛应用于核反应堆，如压力管和核燃料包壳等。核能向高燃耗和高安全性方向的发展，对核用锆合金的力学性能、抗辐照性能、热稳定性、抗蠕变和耐腐蚀能力提出了更高要求。近期研究表明，引入大量的界面能够有效地阻碍位错运动以提高材料强度，同时，界面作为辐照缺陷的陷阱能有效降低辐照损伤。界面材料还具有较好的热稳定性等优点。如果能在锆合金中引入大量界面，其性能将会得到全面提升。然而，现有方法制备的金属层状材料具有界面取向单一，力学性能各向异性，界面结合弱，塑性变形能力差等缺点。因此，发展制备大块多级三维纳米层状锆合金具有重要意义。

近日，西安交通大学材料学院微纳中心韩卫忠教授课题组通过在相变前引入快速变形，增加相变形核位点密度，实现细化组织，成功制备了多级三维纳米层状双相锆合金。该合金组织包括数十微米的粗晶，粗晶中包含微米级的具有不同空间位向的局域平行片层结构，平行片层由大量纳米尺度层状的hcp锆和bcc锆构成。多级三维纳米层状双相锆合金具有高强度、高加工硬化率和高延伸率等特点。在变形过程中，位错与大量的三维网状相界面相互作用产生背应力，促进位错由单一择优滑移转变为在多个滑移系统上的协调变形，从而在提高锆合金强度的同时，改善均匀变形能力。

上述研究成果以《具有高强度、高加工硬化能力、高延展性的多级三维纳米层状双相锆合金》为题发表于著名学术期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)。西安交通大学材料学院博士生张杰文为论文的第一作者，韩卫忠教授为论文的第一通讯作者，西安交通大学为论文的第一通讯作者单位。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家外专局111计划和西安交通大学青年拔尖人才计划等的共同资助。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.255501