高比強度鋼(HSSS, High Specific Strength Steel)通常含8-12 wt%的鋁，其密度比傳統鋼鐵材料降低了約13%，力學性能特點是高強度和塑性的優異匹配。HSSS作為新一代汽車用鋼的候選，體現出節約能源和減少溫室氣體排放的優勢，成為輕質高強鋼的研發熱點。

　　韓國浦項科技大學的學者2015年在Nature上提出一種新化學成分體系Fe-16Mn-10Al-0.86C-5Ni(wt%)的HSSS，具有體心立方結構FeAl(B2)型金屬間化合物與面心立方結構奧氏體的雙相組織，同時實現了高強度和大塑性，他們指出脆而硬的金屬間化合物引起第二相強化。中國科學院力學研究所非線性力學國家重點實驗室的科研人員深入研究了這種HSSS的拉伸行為和微結構演化過程，針對塑性變形和加工硬化機理，提出了不同的理解，并在此基礎上獲得了更加優異的力學性能 (圖 1(a) 和 1(b))。他們觀察到在拉伸加載-卸載的循環過程中形成了遲滯環 (圖2(a))，即使在拉伸應力狀態的卸載過程中就發生了宏觀壓縮屈服，這表明HSSS在拉伸變形時存在類似包辛格效應的塑性變形，即形成了背應力。進而，利用原位拉伸同步輻射衍射測試 (圖2(b))，進一步闡明了背應力硬化的機制及其隨應變的演化過程。結合宏觀變形響應，揭示了兩相組織先發生彈塑性屈服再共同變形的拉伸塑性過程。同時，電子顯微觀察和同步輻射衍射分析均表明，超細晶的FeAl(B2)金屬間化合物是可以進行位錯協調變形的。最后，他們提出這種高比強度鋼具有復合材料式的拉伸變形特征，即在拉伸變形過程中發生載荷分配和應變分配，應變硬化機理包括背應力硬化(圖2(c))和晶粒內部的林位錯硬化，而非第二相強化。這些認識對深入理解高比強度鋼的變形物理提供了新的思路，對含金屬間化合物強化相的輕質高強鋼微觀組織設計和強韌化提供了有價值的建議。

　　該研究得到國家自然科學基金、科技部“973”計劃等項目的資助。研究結果已在線發表于Acta Materialia 期刊。