【背景和问题】

高熵合金（HEAs）因其独特的多主元组成和优异的力学性能，成为极具潜力的材料。与传统合金不同，HEAs由五种或更多主要元素以近等摩尔比组成，具有高配置熵，能够稳定固溶相。然而，HEAs在高强度下往往缺乏足够的延展性，限制了其实际应用。因此，如何在保持高强度的同时提高延展性，成为HEAs研究的关键问题。本研究通过设计一种新型的层次异质结构，解决了这一挑战。

【主要方法】

本研究采用冷轧和高温固溶处理相结合的方法，制备了具有新型层次异质结构的Al0.3CoCrFeNiTi0.3高熵合金。具体步骤如下：

·合金制备：通过真空感应悬浮熔炼法在高纯氩气氛围中制备了Al0.3CoCrFeNiTi0.3高熵合金铸锭。

·冷轧处理：将铸锭预轧至0.6 mm厚，减薄率为80%。

·固溶处理：将冷轧后的板材分别在900°C下保温4、9、12和14小时，随后进行水淬，分别标记为CR900-4、CR900-9、CR900-12和CR900-14。

·微观结构表征：利用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）系统对样品的多尺度微观结构进行表征。同时，采用透射电子显微镜（TEM）对样品的微观结构进行进一步分析。

·力学性能测试：使用Instron 5944试验机对样品进行拉伸试验，应变率为1×10⁻³ s⁻¹，每个样品至少测试三次以确保实验结果的可重复性。

【结果和意义】

·本研究成功制备了具有新型层次异质结构的Al0.3CoCrFeNiTi0.3高熵合金，实现了强度和延展性的优异协同。主要结果如下：

·微观组织：通过冷轧和高温固溶处理，形成了由超细B2相沉淀、细晶B2相和大团簇B2相组成的层次化异质结构。这种结构在面心立方基体中均匀分布，有效抑制了B2相的过度变形，避免了应力集中。

·力学性能：CR900-12样品表现出最佳的力学性能，其屈服强度约为1225 MPa，均匀延伸率约为19.5%。这种优异的强度-延展性协同主要归因于B2相的分散结构，能够有效分配应变并缓解应力集中。

·变形机制：多种变形机制（如位错网络、位错堆积、层错网络和纳米孪晶）被激活，共同促进了应变硬化和强化。特别是B2相的分散结构通过位错钉扎和应变分配，显著提高了合金的延展性。

·本研究为高性能高熵合金的开发提供了关键见解，表明通过简单的冷轧和高温固溶处理可以有效制备出具有优异力学性能的合金。这种方法为高熵合金的工业化应用提供了新的思路。

【论文信息】

·Achieving exceptional strength-ductility synergy in dual-phase high-entropy alloys by designing a novel hierarchical heterostructure

·Zhengyang Luo, Tengfeng Feng, Xinkai Ma

·通讯作者：马新凯（西南交通大学）

·Materials Science and Engineering: A, Volume 936, July 2025, 148420

·https://doi.org/10.1016/j.msea.2025.148420

论文部分图片，Zhengyang Luo et al., MSEA, 2025