正文
图丨 Cu-3Ta-0.5Li 中具有 Ta 富集双层相的立方体形析出相与 Cu-3Ta 中球形析出相的比较（来源：
Sciecne
）
这种“界面相”并非传统意义上的独立物相，而是一种稳定存在的界面结构层。它的存在起到了重要的稳定作用。首先，它显著增强了 Cu₃Li 沉淀相与铜基体之间的界面结合。密度泛函理论计算表明，有钽界面相存在的界面结合强度（以理想分离功衡量）是无界面相时的三倍，界面能也大幅降低。这意味着界面更稳定，沉淀相不易溶解或粗化。
图丨电子和结构性质的
密度泛函理论模拟（来源：
Science
）
其次，这层富钽界面相有助于维持 Cu₃Li 沉淀相与铜基体之间的高度共格关系。尽管两者晶格常数存在约 14.3% 的差异，远小于 Cu-Ta 二元合金中 Ta 沉淀相与 Cu 基体的错配度（约 22.7%），但在钽界面相的调节下，界面处并未观察到位错，沉淀相保持了与基体晶格取向一致的立方体形态。这种共格关系有助于降低界面能，并能有效阻碍位错滑移，从而提高材料强度。
更重要的是，钽具有非常高的熔点（约 3020°C），意味着钽原子在高温下扩散极其缓慢。这层富钽界面相如同一个屏障，有效抑制了 Cu₃Li 沉淀相在高温下的溶解和长大，同时也限制了铜基体晶粒的粗化。相比于传统金属中高温下易于迁移的晶界，这种界面相稳定化的纳米结构在高温下表现出更好的结构稳定性。
研究人员指出，这种微观结构与镍基超合金中的 γ/γ' 结构在原理上有相似之处。两者都是通过在基体中弥散分布具有特定结构、与基体保持共格或半共格关系的强化相来获得优异的高温性能。Cu-Ta-Li 合金的设计，是在铜基体中实现了一种类似的强化机制。
从粉末到高性能材料
实验结果显示，其独特的微观结构赋予了 Cu-Ta-Li 合金显著的性能。室温下，其屈服强度达到约 1120 兆帕（MPa），超过 1 吉帕（GPa）。这一数值远高于普通结构钢（通常 250-500MPa），也高于多数铜合金，接近一些高强度钢和镍基超合金的水平。与同样具有高强度的铜铍合金（如 C17200 约 1200-1300MPa）相比，Cu-Ta-Li 合金不含铍，避免了相关的成本和潜在健康风险。
其高温性能尤为突出。在 800°C（约为铜熔点的 0.8 倍）下进行的长达 10,000 小时（超过一年）的退火测试中，该合金的屈服强度仅从 983MPa 下降至 947MPa，降幅约 4%，显示出良好的热稳定性。作为对比，Cu-3Ta 二元合金在相同条件下强度下降了 20%，降至约 800MPa，并伴有明显的晶粒粗化。Cu-Ta-Li 合金则基本维持了其纳米晶结构。这种在接近熔点的高温下长时间保持强度和微观结构稳定性的能力，对铜合金而言是一个重要的突破。此外，在高温蠕变测试中，Cu-Ta-Li 合金在特定条件下也表现出比 Cu-Ta 二元合金更好的抗蠕变性。
图丨 Cu-Ta-Li、Cu-Ta 及商业铜合金的力学性能比较（来源：
Science
）
总的来说，
Cu-Ta-Li 合金在保持铜基材料高导电/导热潜力的同时，实现了高水平的高温强度、热稳定性和抗蠕变性。研究者也说明，它并非旨在全面替代传统超合金，特别是在超合金使用温度的上限区域，但它为那些需要结合导热/导电与高温承载能力的应用提供了一种有潜力的新材料选择，扩展了铜合金的应用可能性。
那么，这种性能出色的合金究竟是如何制备的呢？
