在航空航天、微电子和精密工程等领域，材料在温度波动与机械载荷下的尺寸稳定性直接关系到器件和装备的长期可靠性。传统Kovar合金凭借因瓦效应具有较低热膨胀系数，能够与玻璃、硅等材料实现较好的热匹配；但其强度较低，难以满足新一代高精度装备对承载能力和服役可靠性的要求。提高合金强度通常需要引入析出相等结构缺陷，却可能扰动局域磁矩和铁磁有序，从而削弱低热膨胀性能。如何兼顾高强度、高延性与低热膨胀，是该类功能结构材料面临的关键挑战。

图1 原文和摘要

近期，北京科技大学邢献然教授团队通过多元合金化设计，构筑出具有完全共格纳米析出相的新型“Super Kovar”合金。该合金由铁磁性面心立方基体和均匀弥散的L1₂型纳米析出相组成，析出相尺寸为2–7 nm、体积分数约14.2%，与基体的晶格失配小于0.1%。在100–410 K温区，合金的线膨胀系数仅为3.81×10⁻⁶ K⁻¹，达到Kovar级别，并可与硼硅玻璃和硅实现良好热匹配；同时，其屈服强度为0.84±0.01 GPa、抗拉强度达到1.00±0.01 GPa、断裂延伸率约38.9%，实现了低热膨胀、高强度和高延性的协同提升。

图2 Super Kovar合金的低热膨胀与高强韧性能

研究表明，近乎无应变的共格界面不仅提供了显著的析出强化，而且可通过弹性耦合抑制析出相的本征声子贡献，同时避免对基体磁畴造成强钉扎，从而保持基体的因瓦效应。该机制使析出相热膨胀降低约56%，并使合金的强度–延性乘积较单相合金提升约四倍。该研究为突破低热膨胀合金“强度—延性—尺寸稳定性”之间的传统制约提供了新的材料设计思路，有望服务于深空探测、精密仪器、微电子封装等对尺寸稳定性与力学可靠性要求极高的应用场景。

图3 晶体结构、相结构和微结构表征

相关成果以“A strong and ductile Super Kovar alloy via fully coherent nanoprecipitates”为题，发表于Science Advances。论文由北京科技大学邢献然教授与马克斯·普朗克可持续材料研究所Dierk Raabe教授共同通讯，北京科技大学余成意副教授和清华大学陈雨洁博士为共同第一作者。该工作得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目资助。北京科技大学、清华大学、中国科学院物理研究所、维也纳工业大学、日本理化学研究所、橡树岭国家实验室、中国原子能科学研究院及马克斯·普朗克可持续材料研究所等单位的研究人员参与了本研究。文章链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.aeh4562。