武科大网讯 近日，我校先进钢铁材料团队侯廷平、吴开明教授联合中国科学院物理研究所刘伍明研究员等在The Innovation姊妹刊The Innovation Materials发表“Hardness augmentation engineering of TiFe2 with doping design and single-crystal realization”，系统揭示了硅（Si）元素掺杂对钛铁化合物TiFe2结构稳定性和力学性能的影响机制。研究生谭昕暘为论文第一作者，我校为论文第一通讯单位。
本研究通过“掺杂设计—单晶制备—性能测试—机理分析”的完整技术路线，成功实现了Si掺杂TiFe2单晶材料的可控合成，并对其微观结构与宏观力学性能进行了深入表征。实验结果表明，Si原子优先占据TiFe2晶体中的2a Wyckoff位点，有效降低了体系的生成焓和反应能，显著提升了其热力学稳定性。
图1 Si掺杂型TiFe2的性能设计与机理解析
纳米压痕测试显示，Si掺杂后材料的硬度提升63.8%，弹性模量提高33.7%，展现出优异的机械强化效果。电子结构计算进一步表明，Si的引入增强了共价键成分，优化了原子间的电荷分布，从而解释了其性能增强的内在机制。
图2 力学性能（硬度及模量）提升
特别值得一提的是，单晶样品的制备得到了中国科学院物理研究所石友国教授团队的大力协助。石友国教授及其团队利用先进的单晶生长技术，确保了高质量单晶样品的成功制备，为后续的实验验证提供了坚实的基础。
图3 单晶样品
侯廷平表示：“这项工作不仅从理论上阐明了掺杂元素如何影响Laves相金属间化合物的结构与性能，更在实验上验证了性能调控的可能性，具有重要的理论和应用价值。”
参与了本项合作研究的刘伍明指出：“该成果体现了材料计算与实验的高度融合，为后续探索过渡金属间化合物的功能化提供了新思路。”
本项研究得到国家自然科学基金项目支持，并依托耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室、高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心开展关键实验工作，标志着我校在高端金属材料领域的科研实力持续提升，特别是在跨学科材料研究方面展现了新的潜力。
The Innovation是一本由青年科学家与细胞出版社（Cell Press）于2020年共同创办的综合性英文学术期刊。其向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现，鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。The Innovation 为综合性期刊类1区TOP期刊，2024年CiteScore为53.4，2025年6月18日获2024年影响因子（Impact Factor）为25.7（五年影响因子为40.2）。（先进钢铁材料团队）
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