引言：金屬材料對于現代社會的意義，就如同骨骼對于人體，是支撐起人類文明的“脊梁”，而如何提高金屬結構材料的強度一直是研究者關注的焦點。高熵合金打破傳統金屬以單一元素作為主元的限制，其成分的可設計性和可調節性有利于形成特殊的微觀組織結構，進而獲得超高的強度，因此成為近年來金屬材料領域研究熱點之一。上兩期我們對高熵合金的概念、特點、性能及應用等方面都有了初步的認識，這一篇請大家繼續跟隨小編看一看學術界在高熵合金領域的探索。

1、北理工材料學院在《自然·通訊》發表超高強高熵合金研究成果。

北京理工大學材料學院王富恥、王魯教授團隊，薛云飛課題組在國際頂級學術期刊《NatureCommunications》上發表了題為《High-content ductile coherentnanoprecipitates achieve ultrastrong high-entropy alloys》的研究論文。該研究創新了高熵合金設計理念，利用不同強化機理，開發出了超強高熵合金。

現代高技術戰爭具有空間廣闊、高速度、全天候、全時域、強毀傷等特點，先進武器裝備對材料性能提出了更高的要求，開發超高強韌的新型合金是增強武器裝備毀傷與防護能力、實現武器裝備輕型化設計、提高運載平臺靈活性、提升惡劣環境可靠性的關鍵途徑之一。高熵合金是近年來金屬材料領域的重大發現之一。與傳統金屬材料主要以一種元素為主不同（如鈦合金和鋼鐵），高熵合金通常包含至少四種比例相近的合金元素，其獨特的合金設計理念可以體現出多種元素的集體效應，往往具有新穎的結構和優異的綜合性能，已經受到航空航天、船舶、核能、汽車及電子等關鍵領域的廣泛關注。然而，由于設計理念的限制，現有高熵合金強度難以進一步獲得有效提升，直接制約其工程應用。

合金獨特的調幅納米結構圖為了進一步提升高熵合金的強度，同時還保有足夠的韌性及高熵合金獨特的優勢，研究團隊經過長期攻關，創新合金設計理念，成功在高熵合金中引入大量納米強化相并獲得一種獨特的納米調幅結構。該結構可通過多重機制，提供有效強化，貢獻超過560%的強度增加。

這一新型超高強高熵合金不僅具有超高的強度（1.9GPa，接近傳統鈦合金的兩倍）和良好塑性，還具有比傳統鋼鐵材料密度低、耐蝕性好等優勢，能滿足先進武器裝備對材料性能的苛刻需求，展現出切實的應用潛力。

這一原創性成果在極大提升高熵合金強度的同時，仍能保持良好的塑性和加工硬化能力，不但大幅度提高高熵合金的綜合性能，進一步拓展了可能的工程應用領域，其創新設計理念還能為高熵合金的設計提供更多的可能性，為開發兼具超高強度和塑性的高熵合金開辟新的途徑。

2、香港城市大學（香港城大）團隊早前成功研發名為Al7Ti7（（FeCoNi）86Al7Ti7）的新型高熵合金。

誰說強度和延展性不可以相容？香港城市大學（香港城大）團隊早前成功研發名為Al7Ti7 （（FeCoNi）86Al7Ti7）的新型高熵合金，這種高熵合金在室溫下強度達1.5GPa（gigapascal），延展性達50%。透過納米顆粒的強化，此高熵合金強度和以往以鐵、鈷、鎳（FeCoNi）制成的合金相比，足足堅固5倍。它不但堅固，而且兼具延展性和韌性，攻破了強度和延展性不相容這個棘手難題，為未來研發創新的結構材料掃除障礙。

香港城大材料科學與工程學系劉錦川教授領導的一項研究，最近取得了突破，他們提出，透過納米級顆粒大量沉淀，制造既堅固且具延展性的高熵合金。大部分常見的合金由一至兩種主要元素，如鎳和鐵來制造。然而，我們發現通過在鐵鈷鎳合金中加入鋁和鈦，形成大量沉淀顆粒后，這種新型高熵合金的強度和延展性都顯著提高，解決了結構材料中兩者難以兼得的關鍵問題。

此外，高強度合金在塑性變形的過程中通常出現不穩定的狀況，即頸縮（necking）問題，也就是說當合金受高拉伸力時，其變形會變得不穩定，很容易出現頸縮斷裂（局部變形），只能作有限的均勻伸長，在香港城大材料科學及工程學系、大學杰出教授劉錦川教授的領導下，團隊發現，加入「多組元金屬間納米顆粒」，即由不同元素原子組成的復合納米顆粒，可以改善變形的不穩定性，令這種新型高熵合金的均勻變形能力大大提升。

這項尖端研究已經在頂尖學術期刊《科學》（Science）發表，題為《多組元金屬間納米顆粒和復合合金的優越機械性能》（Multicomponent intermetallic nanoparticles and superb mechanicalbehaviors of complex alloys）。

這項研究為制造超級合金開拓了一種創新的設計策略，通過采用多組元納米顆粒來強化復合合金，從而讓新型合金在室溫和高溫下達至優越的機械性能。這種創新策略制造的新型高熵合金強度和延伸度表現優秀，能夠在攝氏零下200度低溫至1,000度高溫的溫度范圍內都展示出良好性能，這些新合金將為進一步研發低溫設備、飛機和航空高溫系統以及其他領域的結構用途奠定穩健的基礎。

3、華南理工制備出目前斷裂強度最高的高熵合金，成果在Science子刊發表。

Science雜志子刊Science Advances在線發表題為“A high-entropy alloy with hierarchical nanoprecipitates andultrahigh strength”（一種具有多級納米析出和超高強度的高熵合金）的研究論文。華南理工大學機械與汽車工程學院陳維平教授與加州大學歐文分校Enrique J. Lavernia教授為共同通訊作者，陳維平教授2015屆博士付志強為第一作者。該研究以華南理工大學（第一單位）廣東省金屬新材料制備與成形重點實驗室和加州大學歐文分校為依托，完成了材料的制備、性能測試與表征。

該研究利用高熵合金設計理念，采用近凈成形工藝，短流程制備出一種具有多級共格析出納米顆粒增強的塊體高熵合金。單一主元的傳統金屬材料結構（例如：鎳基高溫合金），通常只能獲得一級析出相。而高熵合金成分的多主元性，使其析出相通常也表現出多主元的成分特性。通過巧妙的成分設計和恰當的制備工藝，便能在該類合金的析出相上再析出更加細小的納米析出相，最終形成多級納米析出相，進而極大地發揮析出強化效果。

該研究所制備的Fe25Co25Ni25Al10Ti15高熵合金，展現出超高的室溫拉伸性能，其斷裂強度高達2.52GPa，是目前斷裂強度最高的高熵合金。該新型高熵合金獲得超高強度的原因，不僅是因為極大地發揮了析出強化效果，還有晶界強化和硬質bcc相的輔助作用。該研究中所闡述的多級納米析出強化理論也為今后新型高強韌合金的設計，提供了新的思路。

4、上海交通大學材料學院2014屆博士畢業生李志明在《Nature》發表新型雙相高熵合金的重要研究成果

上海交通大學材料科學與工程學院高性能金屬研究所2014屆博士畢業生李志明在新型雙相高熵合金的研究取得重要進展。相關成果發表在5月18日刊出的《Nature》上，論文題目為“ Metastable high-entropy dual-phase alloys overcome the strength-ductilitytrade-off ”。

以往高熵合金領域的研究集中于通過多主元成分設計使系統熵值最大化，以穩定單相結構為設計目標。然而該論文研究打破單相穩定高熵合金的設計思路，通過調控合金成分降低合金中相穩定性，獲得雙相高熵合金，其各相中成分完全相同且分布均勻。該新型雙相高熵合金具有非常顯著的應變硬化能力，從而顯示出強度與塑性的同時提升。該研究中所提出的亞穩工程策略將為今后新型高熵合金的設計提供重要指導。

5、上海電機學院材料學院在亞穩態高熵合金材料領域取得最新研究成果

上海電機學院材料學院李榮斌教授團隊及其研究生在高熵合金熱擴散阻擋層、抗輻照性能材料制備及機理的研究方面取得了重要成果，以“Multi-component AlCrTaTiZrMo-nitride film with high diffusionresistance in copper metallization”和“The effects ofphase transformation on the microstructure and mechanical behavior ofFeNiMnCr0.75Alx high-entropy alloys”為題近期分別發表在知名期刊《Journalof Alloys and Compounds》（影響因子為3.133）、《Materials Science & Engineering A》（影響因子為3.094）。以上期刊為工程技術領域的重要期刊。

小結

高熵合金（HEAs）材料應用前景廣闊，學術界對其興趣濃厚而持續，盡管大多數HEA的元素比例相等或近等，但其性能在該比例下并非最佳。高熵合金的研究發展至今，更多的學者和團隊參與到對高熵合金的研究中來，并積累了越來越多的研究成果。相信未來學術界會為高熵合金應用范圍的不斷擴大以及其工業價值不斷提高做出更多的貢獻。