混合焓设计让双相合金在 200–320 K 近零热膨胀，同时保持 922 MPa 抗压强度

学术圈重大事件 · 发布 2026-08-23T05:37:00+08:00 · 更新 2026-08-23T05:40:20+08:00

Advanced Functional Materials 通过混合焓调控，使负热膨胀 HTNF Laves 相与铜形成硬—软双相复合材料，在 200–320 K 获得 +0.6×10⁻⁶ K⁻¹ 的近零线膨胀，同时达到 922 MPa 抗压强度和 23.2 W·m⁻¹·K⁻¹ 导热率。中子衍射指向磁体积机制，但拉伸、热循环、加工性和昂贵元素约束仍待评估。

Advanced Functional Materials 8 月 22 日发表零热膨胀金属复合材料研究。团队以混合焓为设计旋钮，把具有强负热膨胀的 Fe 基 Laves 相与铜构成天然硬—软双相结构，使两相的晶格尺寸变化相互抵消。所得复合材料在 200–320 K 的线膨胀系数约为 +0.6×10⁻⁶ K⁻¹，同时给出 922 MPa 抗压强度和 23.2 W·m⁻¹·K⁻¹ 导热率。论文入口见 Wiley DOI 页面，摘要与出版元数据见 Crossref。

核心负膨胀相为 Hf0.875Ta0.075Nb0.05Fe2（HTNF），在 280–330 K 的体膨胀系数达到 −48×10⁻⁶ K⁻¹。中子粉末衍射把这一行为指向铁磁 HTNF 的磁体积效应：局部磁矩随温度显著变化，推动晶格反常收缩。强负混合焓稳定 Laves 相，正混合焓又促使铜与 HTNF 相分离，从而在同一材料中保留硬相承载和软相缓冲，避免常见零膨胀合金“尺寸稳定但脆、且导热差”的组合短板。

精密光学、计量仪器和热循环结构希望材料受温度变化时几乎不改尺寸，同时还能散热并承受载荷。该工作展示了一条从热力学相互作用出发、让负膨胀与正膨胀自然配平的路线。不过，摘要报告的是特定温区内的线膨胀、抗压和导热指标，没有给出拉伸韧性、热循环疲劳、加工连接或大尺寸均匀性；Hf、Ta 等元素成本及供应也可能限制规模化使用。

为什么重要： 研究把零热膨胀、较高强度和导热率放进同一金属体系，并用混合焓和磁体积效应解释设计逻辑，为精密器件材料提供可迁移的双相设计思路。

信息来源

• Advanced Functional Materials｜论文 DOI 页面
• Crossref｜论文元数据与摘要

可信度说明

论文经过同行评议，热膨胀、抗压、导热和中子衍射结果形成从性能到机制的证据链；但现有数据集中在特定配方、温区和压缩载荷，尚未覆盖拉伸、断裂韧性、长期热循环、焊接加工及批量一致性，应用价值仍需独立工程测试。