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頂刊不斷高熵合金進展匯總！

2025-06-25 11:40:27 作者：本網發布來源：材料人分享至：

材料人網產品板塊致力于收錄有價值的新材料成果。歡迎課題組和企業前往網站發布。近期產品庫收錄的關于高熵合金的新思路、新方法如下，部分成果摘錄自高校及科研單位官網報道。

機器學習在開發新型多組元高熵合金中的應用具有顯著的創新性。傳統合金設計依賴于經驗法則和試錯法，這種方法不僅耗時耗力，而且難以探索復雜的成分和微觀結構空間。機器學習通過構建預測模型，能夠快速分析大量的實驗數據，識別出影響合金性能的關鍵因素，并預測新的合金成分。本文報告了一種高熵合金，其成分為Fe₃₅Ni₂₉Co₂₁Al₁₂Ta₃，通過領域知識驅動的機器學習設計，可以加工以達到前所未有的高強度和高韌性同時存在的范圍。這種協同作用制備的合金具有1.8吉帕的屈服強度，同時還具有25%的真實均勻延伸率。通過將微觀結構的異質性推向極致來實現強化，這不僅包括大量共格的L1₂納米析出相，還包括大量非共格的B2微粒。后者是多組分的，具有降低的化學有序化能，是一種可變形相，它在內部積累位錯以幫助維持高應變硬化率，從而延長均勻延伸。來自西安交通大學的孫軍教授、馬恩教授和張金鈺教授為共同通訊作者，相關研究成果以“Machine-learning design of ductile FeNiCoAlTa alloys with high strength”為題目，發表在國際頂級期刊Nature上。

2：中南大學AFM：利用數據驅動高效設計多功能、高活性 PtFeCoNiX 有序高熵合金催化劑

中南大學龔深教授、劉竝教授在《Advanced Functional Materials》期刊上發表了題為“Efficient Design of PtFeCoNiX Ordered High-Entropy Alloys as Multifunctional High-Performance Electrocatalysts”的文章（DOI: 10.1002/adfm.202506851）。團隊提出了一種高效基礎數據篩選高熵合金摻雜元素的策略。該方法通過高熵合金體系中單一摻雜元素的熔點、原子半徑、電負性三個核心參數的篩選，選取最佳元素。一方面利用該元素低熔點特性降低高熵合金有序化能壘，從而可以在較低溫度下快速形成有序結構。另一方面利用合理的原子半徑與電負性的特性使表面原子產生表面壓縮效應，從而調控與反應中間體的相互作用，使催化劑具備多功能催化性與高本征活性。

團隊成員將該方法應用到典型的PtFeCoNiX五元高熵合金體系中快速篩選出Ga元素為最優摻雜元素。摻雜后高熵合金在600℃/1.5h制備條件下即呈現程度較高的L1₀型有序結構。當Ga原子比例以5%增量遞增時，OER、ORR、HER、MOR等多個催化性能呈現一致的火山型變化，表明通過調控Ga含量可在維持L1₀結構的同時精準優化多個性能。達到最佳配比的樣品堿性條件下OER的η10為255mV，HER的η10僅為18mV；ORR半波電位達到了0.905V，質量活性相比于商用Pt/C催化劑提升了524%。在酸性條件下MOR催化質量活性提高了589%。各個催化性能都優于目前報道的絕大多數催化劑。裝配出的可充電鋅空氣電池相比商用催化劑在充放電功率、能量密度、穩定性等方面有著明顯的增強。安培級電流下的陰離子交換膜全解水裝置也展現了極好的穩定性。在隨后的DFT+U計算中，文章揭示Ga摻雜誘導d帶中心下移，有效調控反應中間體吸附能，佐證了策略的準確性。

3：材料界的“變形金剛”？哈爾濱工業大學團隊揭示高熵合金在極端環境下的多重強化機制

哈爾濱工業大學寧志良教授和黃永江教授團隊聯合奧地利科學院Jürgen Eckert教授（奧地利科學院院士）、香港大學顏慶云教授（英國皇家工程院院士）合作，在國際頂級期刊 International Journal of Plasticity 上發表題為《Deformation behavior and strengthening mechanisms of high-entropy alloys under high strain rate across wide temperature ranges》的研究成果。該論文由哈爾濱工業大學和奧地利科學院ESI材料研究所聯合培養博士研究生（聯培導師為奧地利科學院院士Jürgen Eckert教授）王克研擔任第一作者，寧志良教授、黃永江教授、張彥明博士為通訊作者。

在這項研究中，作者系統考察了具有面心立方結構的CoCrFeNiMn_0.75Cu_0.25高熵合金在動態加載條件下的力學行為——通過霍普金森拉桿在高達3000 s^-1的應變率及93~1073 K進行實驗，揭示了其微觀強化機制演化：在低溫區（93 K）由密集孿晶、層錯、Lomer-Cottrell鎖及變形帶協同提升其強度與塑性；隨著溫度升高，位錯滑移逐漸占據主導，并于873 K發生從局部化到均勻化的宏觀變形轉變；在高溫區（＞873 K）則出現動態回復與不連續動態再結晶，晶粒細化使塑性得以維持在60%以上。該成果不僅闡明了高熵合金在寬溫高應變環境下的“生存法則”，也為其在航空航天、核能等極端工況條件下的實際應用提供堅實支撐。

4：華南理工大學最新Science!!!

高熵材料因其獨特的多元組分與高結構無序性，在高溫、高壓、強腐蝕等極端條件下展現出優異性能，近年來受到廣泛關注。然而，如何構筑具有明確低維結構、保持穩定單相、并具備高機械性能的高熵氧化物，仍面臨顯著挑戰。華南理工大學前沿軟物質學院、電子顯微中心黃哲昊教授與伊利諾伊大學芝加哥分校Russell J. Hemley教授和Amin Salehi-Khojin教授成功合成了并表征了一種具有納米帶狀形貌的一維高熵氧化物（1D-HEO）。這些1D-HEO納米帶在高溫（1000°C）、高壓（12GPa）以及長時間暴露于強酸或強堿環境中，均表現出高度的結構穩定性。此外，它們還展現出顯著的機械性能，納米壓痕測試顯示硬度達6.89 GPa，彈性恢復模量高達40 MJ/m³，遠超目前航空航天高溫合金。高壓實驗顯示，1D-HEO納米帶在15GPa的壓力下從正交結構轉變為立方結構，而在超過30GPa的壓力下，會形成完全無定形的高熵氧化物（HEOs），這些材料在環境條件下可以恢復原狀。這些轉變不僅引入了額外的熵（即結構無序），還增加了構型熵。這一發現為開發低維、韌性高且高熵的材料提供了一條新途徑。研究成果以“Resiliency, morphology, and entropic transformations in high-entropy oxide nanoribbons”為題發表于Science。

5：盧一平教授團隊在軟磁高熵合金研究領域取得突破性成

大連理工大學材料科學與工程學院盧一平教授團隊在軟磁高熵合金研究領域取得突破性成果。該研究針對傳統軟磁材料力學性能與軟磁性能相互矛盾的問題，基于高熵合金的設計思想，創新性地提出了負混合焓設計策略，成功開發出兼具高飽和磁化強度、高強度與高塑性的新型軟磁高熵合金。團隊成功設計出新型Fe-Co-Ni-Al-Nb-B系高熵合金，微觀組織由無序的FCC基體和與基體共格的有序納米相構成，合金展現出優異的軟磁性能（135.28Am²kg^-1，227.54Am^-1）和拉伸力學性能（1187.5MPa，38.7%）組合，同時在居里溫度以下展現出超高的穩定性，綜合性能遠優于傳統軟磁材料以及已報道的軟磁高熵合金，為新一代結構功能一體化高強韌軟磁材料的設計和發展提供了新的思路。研究成果以“負混合焓路徑指導設計具有高飽和磁化強度的高強韌軟磁高熵合金”（Negative mixing enthalpy route guides strong and ductile soft magnetic high-entropy alloys with high saturation magnetization）為題，發表在材料科學領域頂級期刊Materials Today。