多主元素合金（MPEA）又稱高熵合金（HEAs），由于其具有高斷裂韌性、良好的耐磨性和疲勞性、高強度和良好的高溫性能等優異的物理力學性能，為結構合金的設計和開發提供了一種新的范式。然而具有固溶相的層狀排列的低共熔高熵合金代表了同時實現高強度和延展性的新范式，從而打破了傳統合金中這一眾所周知的認識。

但是，這些共晶體系在外加載荷過程中的動態強化機制和相界相互作用尚不清楚。來自美國北德克薩斯大學（University of North Texas）的一項研究項目中，系統地評估了AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金的小尺度力學行為，系統的闡述一系列的試驗結果，這為對特定相對濃縮合金整體機械響應的基本理解鋪平道路，并有助于設計具有高斷裂韌性的結構材料。相關論文以題為“Small-scale mechanical behavior of a eutectic high entropy alloy”于2月14日發表在ScientificReports。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41598-020-59513-2

在這項研究工作中，研究人員為了更好地理解加載過程中的相界相互作用，對AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金的相態力學行為進行系統研究。采用熔化一定比例的純元素的方式，制備出AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金。

鑄態組織由（a）富Fe、Co、Cr的L12相和（b）富Ni、Al的B2相的共晶片層組成。鑄態合金的平均晶粒尺寸約為100μm，B2相由無序的體心立方結構的富鉻相組成，平均尺寸約為20nm。AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金在拉伸和壓縮載荷下表現出優異的強度和延展性。

在拉伸載荷下，屈服強度為750±24MPa，極限抗拉強度為1165±20 MPa，延伸率為18%。在壓縮載荷下，屈服強度為517±7 MPa，極限抗壓強度為1863±12 MPa，塑性為34.3%。斷口形貌可為B2相的脆性斷口和L12相的韌性斷口。

B2相的硬度高于L12相，模量略低于L12相。相特定應變率靈敏度（SRS）測量表明，B2相的SRS值高于L12相。合金的總體SRS值與B2相的SRS值接近，表明B2控制了當前EHEA的變形。

單軸微柱壓縮研究表明，B2相的屈服強度（610MPa）比L12相的屈服強度（460MPa）高。含有這兩種相的混合柱呈現雙屈服現象。兩相界面處的TEM分析表明，L12相位錯密度高，并被含有高密度富Cr析出物的B2相阻擋。然而，即使在高壓縮應變后，所有混合柱子的壓縮過程中也能很好地保存相邊界。

與L12相相比，B2相表現出較高的摩擦系數。利用立方角金剛石壓頭進行小規模劃痕時，L12相通過形成多條滑移線和明顯的材料堆積而變形。

總之，這項研究中科研人員通過研究了AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金在小尺度下的力學行為，以期從根本上了解相特性對整體力學響應的貢獻。有望為高熵合金（HEAs）結構設計以及開發提供了一種新的范式，為共晶體系在外加載荷過程中的動態強化機制和相界相互作用提供一定理論依據，為高熵合金在機械響應的基理方面提供了數據支持。