共晶高熵合金中引入多級(jí)共格納米析出相結(jié)合了析出強(qiáng)化和層狀結(jié)構(gòu)強(qiáng)化的優(yōu)點(diǎn)，從而為優(yōu)化高熵合金的綜合性能提供了有前景的設(shè)計(jì)策略。然而，多組分或者多相合金的錯(cuò)綜復(fù)雜性質(zhì)為了解這些納米相的形成和演變機(jī)制帶來了挑戰(zhàn)，尤其是納米相如何在不同結(jié)構(gòu)的基體中形成和演化的。 

　　通常，納米相通過一步形核并開始長(zhǎng)大或粗化，但是近期，中國科學(xué)院金屬研究所特種合金研究部先進(jìn)特殊鋼團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，fcc/L2₁共晶高熵合金在1023 K下時(shí)效時(shí)可形成一種特殊的fcc/L1₂+L2₁/bcc分級(jí)結(jié)構(gòu)。值得注意的是， fcc/L2₁基體中的L1₂/bcc結(jié)構(gòu)納米相并不是通過一步形核形成，而是通過兩步轉(zhuǎn)變形成：首先以調(diào)幅分解形式發(fā)生Ni/Al/Ti和Cr/Fe成分分離，繼而成分富集區(qū)發(fā)生結(jié)構(gòu)有序/無序轉(zhuǎn)變。通過計(jì)算fcc/L2₁偽三元系統(tǒng)在不同溫度下的調(diào)幅分解區(qū)，證實(shí)fcc/L2₁相體系在時(shí)效初期具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性，滿足發(fā)生調(diào)幅分解的熱力學(xué)條件。力學(xué)性能結(jié)果顯示，這種分級(jí)結(jié)構(gòu)的形成可顯著提高共晶高熵合金的強(qiáng)度。共晶高熵合金相穩(wěn)定性和析出機(jī)理的研究結(jié)果對(duì)于設(shè)計(jì)具有最佳力學(xué)性能的多相納米結(jié)構(gòu)合金具有重要的理論指導(dǎo)意義。 

　　該工作第一作者為金屬研究所李偉博士，特種合金研究部王威研究員、前沿材料研究部張宏偉研究員為共同通訊作者，香港理工大學(xué)焦增寶教授在結(jié)構(gòu)表征以及結(jié)構(gòu)討論方面做出了重要貢獻(xiàn)。 

　　相關(guān)研究結(jié)果以“Unraveling the two-stage precipitation mechanism in a hierarchical-structured fcc/L2₁ high-entropy alloy: Experiments and analytical modeling”發(fā)表于Acta Materialia, 2024, 262: 119426 。 

　　上述工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院區(qū)域發(fā)展青年學(xué)者項(xiàng)目以及國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。   

　　論文鏈接

圖1 fcc相內(nèi)納米相的結(jié)構(gòu)演變

圖2. L21相內(nèi)納米相的結(jié)構(gòu)演變

圖3 fcc/L21體系Hessian矩陣特征值和對(duì)應(yīng)的成分分離特征向量（最小特征值小于0說明體系處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)）