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应变硬化是最早被广泛使用的金属材料强化方法。通常，粗粒（CG）金属的应变硬化程度最高，拉伸延性也最好，这是因为位错有充足的空间自由移动。但是在固体晶体中，位错之间相互作用产生位错缠结，使得变形变得十分困难。 日前，中科院金属所卢磊团队通过实验发现，在具有梯度位错单元的稳定单相合金中，在77K的整个变形阶段表现出优异的应变硬化率，甚至超过了粗晶合金。与传统理解相反，异常应变硬化源于一种独特的动态结构细化机制，该机制由大量多向微小层错（平面缺陷）的发射和运动促进，与传统的线性位错介导的变形有根本不同。原子尺度平面变形层错在塑性变形中的主导地位为增强和硬化金属材料引入了一种不同的方法，提供了有前景的性能和潜在应用。相关成果以“Atomic faulting induced exceptional cryogenic strain hardening in gradient cell–structured alloy”为题发表在最新一期《Science》上。 论文链接： https://www./doi/10.1126/science.adj3974 
准静态单轴拉伸试验的工程应力应变曲线和真应力应变曲线表明，当温度从 293 K 降低到 77 K 时，梯度位错结构（GDS）合金的强塑性显著提高。在 77 K 时的真实屈服强度约 0.7 GPa，其真实抗拉强度超过 1.8 GPa，远高于粗晶样品。在整个塑性变形阶段，在 77 K 的梯度位错结构（GDS）合金中观察到了出乎意料的高应变硬化率。图 2. GDS 合金在 77 K 时的应变硬化和强度-延展性组合研究发现，在梯度位错结构（GDS）合金晶粒内部发现了大量不同取向的片束交错现象，且与晶粒取向无关。同步辐射 X 射线衍射扫描验证了在 77 K 时更容易形成 SFs 和孪晶。图 3. GDS 表面层在 77 K 拉伸过程中的微结构演变图 4. GDS和CG合金77 K拉伸后 SF 概率和位错密度演变总的来说，本文实验发现了一种不寻常的应变硬化机制，使合金具有前所未有的高应变硬化能力。与线性位错相比，晶格中潜在的主导原子尺度平面变形层错活动诱导了增强的应变硬化。本研究对于理解基本的应变硬化机理具有重要意义，并为开发高强塑材料提供了不同思路，特别是对于深空和海洋勘探、液化天然气储存、低温物理等广泛的低温应用。
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