近年来，人们为克服金属材料的强度-延展性和强度-韧性之间的矛盾做出了许多努力[[1], [2], [3], [4]]。其中，异质微观结构被证明是提高许多合金的拉伸延展性同时保持高强度的最有效策略之一[[5], [6], [7]]。这些材料总是包含多个相或晶粒/亚晶界的不均匀分布，从而实现了众所周知的异质变形诱导硬化和背应力强化效应[[8], [9], [10]]。因此，材料的应变硬化能力得到了提高，从而在许多文献中报道了更高的拉伸伸长率[[5], [6], [7], [8], [9], [10]]。与拉伸延展性相比，异质结构材料的断裂韧性（通过在高应力三轴作用下抵抗微裂纹形成和扩展来表现）受到的关注要少得多[[11]]。
这种差异可能归因于断裂力学的复杂性，它不仅涉及塑性变形，还涉及裂纹的起始和扩展行为。此外，与拉伸试验相比，断裂韧性的表征通常需要更复杂的测试方法和设备，这使得常规研究难以进行。然而，理解这些材料的断裂行为对于其在结构部件中的应用至关重要，因为安全性和可靠性至关重要。实验技术和计算建模的最新进展已经开始揭示控制异质结构材料断裂韧性的基本机制，为进一步的探索和优化铺平了道路[[11], [12], [13]]。
迄今为止，双相（DP）钢（包含硬马氏体相和软铁素体相）是最成功的异质结构合金，广泛应用于汽车行业。最近，开发了一类具有超过1400 MPa极限抗拉强度（UTS）的新DP钢，以满足新能源汽车对安全性和轻量化的日益增长的需求[[14], [15], [16]]。然而，它们的微观结构依赖的断裂性能仍不清楚。这种理解上的差距给优化这些先进材料的性能和可靠性带来了挑战。研究人员一直在努力揭示微观结构与拉伸延展性以及微观结构与断裂行为之间的复杂关系[13,17]。各种实验技术和计算模型被用来研究马氏体和铁素体相的分布和形态如何影响裂纹的起始和扩展[13]。然而，以往的研究分别关注了延展性和韧性，而对它们在异质结构钢中的协同或甚至对抗关系的系统理解仍然有限。
在这项研究中，我们系统地设计并实施了直接的热处理方案来制备四种不同的DP钢样品。这些样品具有不同的异质微观结构特征，但它们的极限抗拉强度（UTS）均为精确的1400 MPa。值得注意的是，在这些材料的拉伸延展性和断裂韧性中观察到了异常且明显的不对称行为。而在传统的延展性金属材料中，较高的拉伸延展性通常伴随着较高的断裂韧性。此外，本研究全面讨论了潜在的机制，重点关注特定微观结构特征如何影响塑性变形过程、损伤的起始位置和模式以及随后的裂纹扩展行为。
