圖1:論文被選為《中國科學·材料》2019年第6期的封面，該圖說明了具有化學無序結構的高熵合金在深空探測領域的應用潛力。

超低溫材料在深空探測、應用超導和氣體工業領域有諸多應用。隨著聚變反應堆領域和空間技術的進步，針對高性能低溫材料的需求越來越迫切。高熵合金作為多主元合金（多種合金元素等比例或近似等比例組成）的代名詞，近些年引起研究人員的廣泛關注。由于其合金設計理念的不同，高熵合金被認為具有突破傳統材料諸多性能極限的潛力。

日前，北京科技大學張勇教授課題組發表了題為“Excellent ductility of metastable CoCrFeNi high-entropy alloy at extremely low temperatures”的文章。文章深入研究了CoCrFeNi高熵合金的超低溫服役行為，發現液氦環境下孿晶主導的變形機制導致了鋸齒流變行為，變形孿晶和相變行為的共同作用導致了其優異的力學性能。該研究成果作為封面論文發表在《中國科學·材料（Science China Materials）》上。

北京科技大學張勇教授、鄭州大學任景莉教授為論文的通訊作者，北京科技大學博士生劉俊鵬（現為中國科學院力學研究所博士后）、鄭州大學博士生郭曉向、澳大利亞悉尼大學博士后林青云和北京科技大學何戰兵教授為論文的共同第一作者。論文合作者還包括美國田納西大學Peter K Liaw教授、中國科學院理化技術研究所李來風研究員、澳大利亞悉尼大學廖曉舟教授和安祥海博士、北京科技大學林均品研究員、謝璐博士和鄭州大學于麗萍博士。

圖2:CoCrFeNi高熵合金在不同溫度的拉伸應力應變曲線

圖3:不同金屬材料在4.2K時的拉伸強度-延伸率圖

圖4:美國國家航空航天局發射的機遇號、洞察號火星探測器和洞察號傳回地球的第一張圖片。（來自pixabay和百度圖片）

圖5:聚變反應堆裝置示意圖

文章詳細研究了具有面心立方結構的CoCrFeNi高熵合金的超低溫服役行為，結果顯示該合金在極低溫環境下，能夠保持高強度和極優異的塑性，如圖2。歸根結底，這些優異的綜合性能源于多組元合金極低的層錯能，使變形孿晶在超低溫環境下大量出現，進而導致材料在極限溫度下保持高強高韌的特點。另外，文章還發現該合金在超低溫環境準靜態拉伸時少量的FCC-HCP相變行為，說明在極低溫環境且高應力狀態下，HCP結構的CoCrFeNi合金比FCC結構更穩定，加深了對高熵合金相穩定性的認識。除此之外，高熵合金在液氦溫區拉伸時出現了鋸齒流變行為，作者認為這種特異性的現象是由孿晶主導的變形機制引起的，且相變行為的出現導致了該鋸齒行為的不穩定。

以上結果及圖表顯示，同傳統的金屬材料相比，高熵合金在極低溫環境結構材料領域具有很強的工業應用潛力。

原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s40843-018-9373-y

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責任編輯：王元

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