第一作者：郭容 博士生 通讯作者：姚永刚，柳林
文章导读：纳米结构高熵合金 (HEAs) 作为用于结构和功能应用的新兴材料引起了广泛关注。其大大增加的界面和表面可以实现更精细的结构调控，达到其他常规合金无法实现的独特性能。特别的是，据报道，由于多元素组成、晶界和异质性效应的协同增强，异质和纳米结构的 HEA 具有优异的强度-延展性组合。然而，如何在 HEA 中有效构建异质和纳米结构仍然难以捉摸，特别是在脆性 BCC 材料中。
本文报道了使用成分设计（即焓工程）来构造异质的纳米结构 HEA，通过将 Ni 添加到FeCrCoAlTi0.5 BCC HEA 来实现。 Ni1.5-FeCrCoAlTi0.5 中 (Ni,Co) 和 (Al,Ti) 原子对之间的强混合焓相互作用诱导相分离为 B2（有序相，硬）基体和 A2（无序相，软）析出相，形成被 A2 枝晶间相分割的充满连贯A2相纳米析出物（~12.5 nm）的B2枝晶相异质结构。因此，这种独特的异质纳米结构使压缩强度 (2.60 GPa) 提高了 2 倍，可塑性显著增强 (15.8%)。焓分析和模拟研究揭示了由焓驱动的有序-无序转变引起的冷却过程中的相分离过程，而有序参数显示了混合焓较强的富含 (Ni,Co)(Al,Ti) 的强有序 B2 相和混合焓较弱的富含 FeCrCo 的 无序A2 相的形成。本工作提供了一种可靠的策略，通过考虑焓和熵相互作用的成分设计来构建异质纳米结构的 HEA。这种独特的结构可以克服长期存在的强度-延展性权衡，尤其是在研究较少的 BCC HEA 中。
相关工作近期发表在Nano Research (2021)上。该研究得到了国家自然科学面上基金（52061160483, 52022100和 52101255）资助。
文章链接：https://doi.org/10.1007/s12274-021-3912-z
图1通过成分设计形成异质的纳米结构HEAs。
图2 FeCrCoAlTi0.5Nix-HEAs的多层次(异质)结构。
图3 FeCrCoAlTi0.5Nix-HEAs中的相演变。
图4 FeCrCoAlTi0.5Nix-HEAs的力学性能。
图5 FeCrCoAlTi0.5Ni1.5-HEA的焓分析。
