https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2025.101429

關鍵詞：高熵合金、納米結構材料、高通量實驗、合成、表征

納米結構材料因其獨特且優異的性能備受關注。然而，在高溫條件下，其晶粒尺寸或相通常不穩定，限制了其加工方法及工程應用。近年來，許多新型合金，特別是高熵合金（HEAs）及相關多組元合金，被報道具有優異的熱穩定性和力學強度。然而，在廣闊的成分空間中篩選出兼具優異力學性能與熱穩定性的多組元合金是一項極具挑戰性的任務，目前仍主要依賴于耗時且低效的逐步試驗與誤差方法。因此，亟需高通量策略來加速新型納米結構高熵合金（Ns-HEAs）的發現。隨著Ns-HEAs及高通量方法領域的快速發展，該研究方向蘊含著廣闊的探索空間。

多倫多大學鄒宇課題組的這篇綜述聚焦于過去二十年來關于Ns-HEAs的高通量制備、微觀結構表征、相分析、成分測定、力學性能評估及熱穩定性測試的相關研究。此外，文章還總結了近期可用于Ns-HEAs及相關多組元合金發現的高通量方法，并探討了各種高通量數據分析策略，如理論篩選、模擬計算及機器學習等。最后，本文總結了當前高通量方法在復雜合金加速發現中的研究進展、面臨的挑戰及未來發展機遇。

(a)傳統合金與高熵合金在應力-應變曲線中的機械性能對比。（b）納米晶高尚合計示意圖的示意圖。

(a)Ns-NbMoTaW高熵合金（HEA）在高溫下表現出比納米晶鎢更高的微觀結構穩定性。(b) 退火一小時后，不同納米晶合金體系的晶粒尺寸隨溫度變化的關系。

機器學習在結構和性質預測中的應用。(a) 神經網絡（NN）架構及第一隱藏層中特征的權重矩陣。(b) 每個組成元素對應的穩定五元固溶體數量。(c) 高熵合金（HEAs）硬度預測中各特征的皮爾遜相關系數。

高熵合金（HEA）研究中的組成空間與高通量方法。(a) 組成數目作為 HEA 體系中組分數的指數函數，以及相應的相圖。(b) 各種高通量制造方法的示意圖及其產品中結構的尺寸。

當前研究的挑戰與前景

由于結構和性質的多樣性，高通量方法的普適性應當被謹慎考量，尤其是在不同材料或設備的應用中。盡管如此，高通量策略的潛力仍為新型有用材料的加速發現提供了重要啟示，并推動了自主實驗系統的構建。