专题 | 一种高性能超低温材料：高熵合金

2019-07-23 16:33:23 作者：本网整理来源：《腐蚀防护之友》分享至：

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SCIENCE CHINA Materials 近期在线发表的一篇论文深入研究了 CoCrFeNi 高熵合金的超低温服役行为，发现液氦环境下孪晶主导的变形机制引发了锯齿流变行为，变形孪晶和相变行为的共同作用导致了其优异的力学性能。

聚变反应堆装置示意图

超低温材料在深空探测、应用超导和气体工业领域有诸多应用。随着聚变反应堆领域和空间技术的进步，针对高性能低温材料的需求越来越迫切。高熵合金作为多主元合金（多种合金元素等比例或近似等比例组成）的代名词，近些年引起研究人员的广泛关注。由于其合金设计理念的不同，高熵合金被认为具有突破传统材料诸多性能极限的潜力。

CoCrFeNi高熵合金的拉伸应力应变曲线

该文详细研究了具有面心立方结构的 CoCrFeNi 高熵合金的超低温服役行为，结果显示该合金在极低温环境下，能够保持高强度和极优异的韧性。 ▼归根结底，这些优异的综合性能源于多组元合金极低的层错能，使变形孪晶在超低温环境下大量出现，进而导致材料在极限温度下保持高强高韧的特点。另外，研究还发现该合金在超低温环境准静态拉伸时表现出 FCC-HCP 相变行为，说明在极低温且高应力状态下，HCP 结构的 CoCrFeNi 合金比 FCC 结构更稳定，加深了我们对高熵合金相稳定性的认识。除此之外，高熵合金在液氦温区拉伸时出现了锯齿流变行为，作者认为这种特异性的现象是由孪晶主导的变形机制引起的，且相变行为的出现导致了该锯齿行为不稳定。