journal article·2026-07-01

Hierarchical Deformation Pathways Enable Multistage Strain Hardening in an Oxide-Dispersion-Strengthened Alloy

Chengxia Wei, Lu Yang, Dingshan Liang, Ranxi Duan, Kangjie Chu, Qiming Zhuang, Jiasi Luo, Feilong Jiang, Zongyuan Li, Hongqun Tang, Fuzeng Ren

ACS Applied Materials & Interfaces· Volume 18· Issue 25
Publisher page

Abstract

Oxide-dispersion-strengthening is a well-established strategy to enhance yield strength in metallic systems, but typically at the expense of ductility due to limited strain hardening. Here, we report a multistage strain hardening mechanism in an in situ formed ultrafine-grained oxide-dispersion-strengthened (ODS) Ni 50 Co 35 V 15 multiprincipal element alloy, which simultaneously achieves ultrahigh yield strength of 1326 ± 26 MPa, an enhanced yield-to-ultimate strength difference of 189 MPa, and an elongation of 12.1 ± 0.6%. This behavior arises from the sequential activation of distinct deformation substructures─ranging from planar dislocation slip bands and dislocation networks to hierarchical stacking faults and Lomer–Cottrell locks─whose interactions with dispersed nano-oxides sustain plasticity through successive stages of deformation. We show that structural heterogeneity, compositional inhomogeneity, and grain size disparity collectively enable strain-dependent transitions in hardening mechanisms. Our findings reveal a previously unrecognized synergy between dispersed oxides and evolving dislocation substructures, offering a generalizable pathway to overcome the strength–ductility trade-off in high-strength metallic materials.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Microstructure and mechanical properties · Fusion materials and technologies · High Temperature Alloys and Creep

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Materials Science and Engineering

Southern University of Science and Technology

State Key Laboratory of Feature Metal Materials and Life-Cycle Safety for Composite Structures

Guangxi University

Guangxi Key Laboratory of Processing for Non-Ferrous Metals and Featured Materials, School of Resources, Environment and Materials

Funding

Basic and Applied Basic Research Foundation of Guangdong Province · Science and Technology Department of Guangxi Zhuang Autonomous · Shenzhen Science and Technology Innovation Commission · National Natural Science Foundation of China (NSFC)

References (69)

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