高熵合金（High-entropy alloys）簡稱HEA，是由五種或五種以上等量或大約等量金屬形成的合金。由于高熵合金可能具有許多理想的性質(zhì)，因此在材料科學(xué)及工程上相當(dāng)受到重視。近年來，設(shè)計(jì)具有高強(qiáng)度和優(yōu)異延展性的高熵合金（HEAs）引起了人們的廣泛興趣。

近日，中南大學(xué)宋旼教授等人在Science China Materials上發(fā)表研究論文，采用CALPHAD方法來設(shè)計(jì)沉淀強(qiáng)化型（FeCoNi）92Al2.5Ti5.5高熵合金。通過熱機(jī)械處理過程來調(diào)控合金晶粒尺寸、析出相大小及體積分?jǐn)?shù)，從而優(yōu)化合金力學(xué)性能。

圖1 熱機(jī)械處理后，合金的EBSD IPF 圖

在一定溫度時(shí)效后，具有L12有序結(jié)構(gòu)的Ni3（Al,Ti）型第二相在面心立方（FCC）基體中均勻析出，并與FCC基體共格。通過熱機(jī)械處理過程，合金的屈服強(qiáng)度從338.3 MPa增加到1355.9 MPa，抗拉強(qiáng)度從759.3 MPa增加到1488.1 MPa，而伸長率仍然保持在8.1%（詳見下表1）。

表1 經(jīng)不同方式的處理后，合金的性能參數(shù)

基于分析模型定量評(píng)估屈服強(qiáng)度的增加，結(jié)果表明屈服強(qiáng)度的顯著增加主要是由沉淀強(qiáng)化機(jī)制引起的。變形引起的微觀條帶和位錯(cuò)切過析出相是該合金的變形機(jī)制和強(qiáng)化機(jī)制，有助于該合金同時(shí)具有優(yōu)異的延展性和高強(qiáng)度。

本研究表明，CALPHAD方法可以為高熵合金的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供借鑒。該研究成果最近發(fā)表于Science China Materials, 2019, doi: 10.1007/s40843-019-1170-7。