短程有序被認為是固溶體的強化機制之一，因為溶質和溶劑原子之間形成的有序原子環境比溶劑原子本身具有更強的電子相互作用。原則上，短程有序原子環境也可以通過調節溶質-溶劑電子相互作用來改變固溶體的脆性/延展性。短程有序如何影響固溶體相的內在脆性/延展性還有待進一步研究。鎢(W)被認為是一種固有的脆性金屬，因為它在室溫下幾乎不存在延展性并且具有高的延脆轉變溫度(DBTT)。然而，鎢及其合金的廣泛應用需要一定程度的延展性以確保可加工性和成形性。Pugh經驗判據的剪切模量與體積模量比(G/B)被廣泛用于反映材料的脆性/延展性，鎢具有固有的脆性，因為它的G/B值高(0.52)。已有研究觀察到一些W固溶體的固溶軟化現象，稱為“Re效應”，然而固溶體軟化現象取決于溶質濃度和分布，相比于原子濃度，更重要的是探討局部原子排列如何影響固有脆性，從而影響宏觀固溶體軟化或強化。

中南大學的研究人員通過第一性原理計算探討了短程有序對W-Ta固溶體延展性的影響。W-Ta固溶體是目前大力開發的方向之一。

研究發現在相同的Ta濃度下，形成能與短程有序參數呈線性關系，即結構越有序，形成能越低。最有序的結構具有最低的形成能。短程有序結構的較低形成能意味著W-Ta系統的有序化趨勢，而實驗觀察到的固溶相可能是由那些短程有序結構的平均場效應引起的。W-Ta系統中的這種有序趨勢可以解釋在離子輻照下W-Ta合金的W和Ta原子的均勻分布現象。正如預期的那樣，添加Ta會降低G/B值。幾乎所有短程有序結構的G/B都低于Vegard定律中W和Ta的G/B線性組合。當W:Ta接近1:1時，短程有序結構的G/B跨越很大的范圍。表明Ta可以降低W-Ta固溶體的脆性。

圖1 W-Ta固溶體中各種短程有序結構的形成能

圖2 (a) G/B值，(B) W-W鍵比例與Ta濃度的關系

圖3 W50Ta50相的G/B值與(a)短程有序參數(B)中心對稱參數的函數關系

圖4 (a) W和B2 W50Ta50(110)截面的電荷密度；(b) W和B2 W50Ta50的態密度(DOS)和晶體軌道哈密頓布居(COHP)

Ta可以減少Re的偏析并表現出較低的輻照硬化程度，即短程有序結構比原子分離結構更具延展性。盡管從G/B推導出的內在脆性和延展性為理解這些實驗觀察提供了線索，但短程排序可能會在移動位錯的尾部留下反相邊界(APB)，導致所謂的短程排序加強。與完美無序合金的臨界剪切應力(CRSS)相比，這種強化可能會在一定程度上增加固溶體的脆性。與理想固溶體(完全無序合金)相比，W-W鍵數較少且對稱性較低的短程有序結構顯示出韌性特征，而W-W鍵數較多且對稱性較高的短程有序結構顯示出脆性。本文的發現不僅有助于理解W合金的脆/韌行為，而且也為W合金的固溶軟化/強化研究提供了理論基礎。