核能是現代多元能源體系的重要組成部分之一，高性能的堆芯結構材料是核電站安全、高效運行的保障之一。堆芯結構材料長期暴露于高溫、強輻照和腐蝕環境中，會產生輻照硬化、腫脹、氦脆、輻照促進應力腐蝕開裂等問題，尤其是對運行溫度更高、使用周期更長的新一代反應堆，開發具有優秀綜合性能的堆芯結構材料是先進反應堆研發的關鍵。難熔高熵合金是極具反應堆應用潛力的一種新型合金。文章圍繞難熔高熵合金成分設計與制備、相組成和相穩定性、力學性能、抗腐蝕性能和抗輻照性能，對當前難熔高熵合金在核結構材料領域的研究進展進行了總結，并在此基礎上對核用難熔高熵合金的下一步研究方向和潛在應用場景做出了展望。

高熵合金具有廣闊的成分設計空間，這在給材料性能帶來無窮可能性的同時，也加大了成分設計的難度。根據預期的微觀組織、力學性能等，結合經驗判據、模擬計算和高通量實驗可以有效幫助成分配比的確定。此外，在核用材料的設計中還必須考慮原子核反應帶來的相關問題，包括中子吸收和中子活化問題。

難熔高熵合金室溫相組成可以大致分為單相BCC固溶體、BCC+金屬間化合物、多相BCC或BCC+其它固溶體，其中被報道最多的是單相BCC結構。相組成會對合金力學性能產生顯著影響。對于核結構材料，由于反應堆會在高溫、輻照條件下長期運行，難熔高熵合金在反應堆運行溫度區間內的相組成和相穩定性及其對性能的影響受到了越來越多關注。

難熔高熵合金表現出十分具有吸引力的室溫和高溫強度，尤其是含有較多W、Mo等高熔點元素的合金體系和析出相強化的Al-Mo-Nb-Ta-Ti-Zr體系。但是有限的室溫塑性會一定程度影響其可應用性，通過成分設計、微觀組織、位錯調控、亞穩工程和晶界工程等多種方式有望提升合金塑性。

部分難熔高熵合金在含Cl環境、酸溶液、高溫高壓水等腐蝕條件下表現出良好的抗腐蝕性能，并能夠通過元素選擇、組織調控進一步改善耐蝕。但整體而言，目前針對核用難熔高熵合金抗腐蝕性能的研究比較匱乏，成分-組織-耐蝕性之間的影響關系及其機理有待建立。

離子輻照實驗顯示，HfTaTiVZr、HfNbTaTiZr、Cr15Ta36V11W38等難熔高熵合金具有良好的抗輻照硬化或抗輻照腫脹能力。目前的研究結果還顯示在核用難熔高合金的研究過程中，應該對材料在輻照條件下的相穩定及其對材料性能的影響給予更多關注。離子輻照和模擬計算結果共同表明，高熵合金的抗輻照機理與其獨特的晶格畸變和復雜的化學環境息息相關，二者不僅可以延緩熱峰過程的能量耗散和影響點缺陷性質，促進點缺陷復合，還可以限制缺陷團簇的運動能力，抑制缺陷團簇的聚集和長大。但是需要指出，此抗輻照機理的提出大部分基于對FCC體系高熵合金的研究，難熔高熵合金是否與FCC高熵合金遵循同樣缺陷產生、演化規律，還需要更加深入的探索。

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結語與展望

難熔高熵合金展現出了優秀的高溫強度、可調控的抗腐蝕性和良好的抗輻照性能，在核結構材料領域表現出較大優勢。但是，具體到實際應用，一方面，RHEA在室溫塑性的提高、真實輻照環境下的相穩定性、耐腐蝕性和抗輻照性能幾方面還需要深入研究；另一方面，上述幾方面的研究目前仍相對獨立，缺乏對同一體系的綜合考量。針對此，對于今后的核用難熔高熵合金研究，提出以下建議：

（1）根據反應堆實際運行情況（冷卻劑、中子能譜等），結合元素的中子吸收和中子活化性質確定元素選擇，結合模擬計算，初步設計兼具各性能（如本征韌性、相穩定性等）的合金體系；

（2）采用3D打印、磁控濺射等高通量制備方法，結合金相分析、力學測試，進行合金的快速篩選；

（3）通過組織調控、引入間隙原子、晶界工程等方法，調控合金的位錯行為、應力誘導相變和形變孿晶，提高合金塑性；

（4）考慮結構材料所處溫度和化學環境，進行長時腐蝕和時效實驗，進一步篩選合金；

（5）通過一系列溫度、劑量的離子輻照，評估合金抗輻照性能，研究輻照損傷機理；

（6）進行中子輻照和相應后續性能測試，評估真實工況條件下的材料服役情況。