武科大網訊 近日，我校先進鋼鐵材料團隊侯廷平、吳開明教授聯合中國科學院物理研究所劉伍明研究員等在The Innovation姊妹刊The Innovation Materials發表“Hardness augmentation engineering of TiFe2 with doping design and single-crystal realization”，系統揭示了硅（Si）元素摻雜對鈦鐵化合物TiFe2結構穩定性和力學性能的影響機制。研究生譚昕暘為論文第一作者，我校為論文第一通訊單位。
本研究通過“摻雜設計—單晶制備—性能測試—機理分析”的完整技術路線，成功實現了Si摻雜TiFe2單晶材料的可控合成，并對其微觀結構與宏觀力學性能進行了深入表征。實驗結果表明，Si原子優先占據TiFe2晶體中的2a Wyckoff位點，有效降低了體系的生成焓和反應能，顯著提升了其熱力學穩定性。
圖1 Si摻雜型TiFe2的性能設計與機理解析
納米壓痕測試顯示，Si摻雜后材料的硬度提升63.8%，彈性模量提高33.7%，展現出優異的機械強化效果。電子結構計算進一步表明，Si的引入增強了共價鍵成分，優化了原子間的電荷分布，從而解釋了其性能增強的內在機制。
圖2 力學性能（硬度及模量）提升
特別值得一提的是，單晶樣品的制備得到了中國科學院物理研究所石友國教授團隊的大力協助。石友國教授及其團隊利用先進的單晶生長技術，確保了高質量單晶樣品的成功制備，為后續的實驗驗證提供了堅實的基礎。
圖3 單晶樣品
侯廷平表示：“這項工作不僅從理論上闡明了摻雜元素如何影響Laves相金屬間化合物的結構與性能，更在實驗上驗證了性能調控的可能性，具有重要的理論和應用價值。”
參與了本項合作研究的劉伍明指出：“該成果體現了材料計算與實驗的高度融合，為后續探索過渡金屬間化合物的功能化提供了新思路。”
本項研究得到國家自然科學基金項目支持，并依托耐火材料與冶金省部共建國家重點實驗室、高性能鋼鐵材料及其應用省部共建協同創新中心開展關鍵實驗工作，標志著我校在高端金屬材料領域的科研實力持續提升，特別是在跨學科材料研究方面展現了新的潛力。
The Innovation是一本由青年科學家與細胞出版社（Cell Press）于2020年共同創辦的綜合性英文學術期刊。其向科學界展示鼓舞人心的跨學科發現，鼓勵研究人員專注于科學的本質和自由探索的初心。The Innovation 為綜合性期刊類1區TOP期刊，2024年CiteScore為53.4，2025年6月18日獲2024年影響因子（Impact Factor）為25.7（五年影響因子為40.2）。（先進鋼鐵材料團隊）
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