卜叶强 王宏涛

浙江大学交叉力学中心, 浙江 310027

浙江大学应用力学所, 浙江 310027

多主元合金包含多种主要组成元素, 其内部化学成分相对传统合金更复杂, 人们目前尚缺乏对多主元合金化学成分在原子尺度上的理解. 最近, 中科院力学所武晓雷与清华大学朱静、西安交通大学马恩等人合作, 通过透射电子显微(TEM)技术在原子尺度上直接表征, 研究了三元中熵合金VCoNi中的化学短程有序. 论文以“Direct observation of chemical short-range order in a medium-entropy alloy”为题于2021年4月28日发表在《Nature》杂志上 (Chen et al. 2021).

传统的合金设计理念往往是基于一种或两种主要组成元素, 通过添加微量合金元素以调控合金性能. 过量合金元素的添加, 被认为会形成脆性的金属间化合物, 而损害合金的力学性能. 因此, 传统合金设计经常局限于相图的角落, 其设计空间十分狭隘, 相应地, 合金力学性能的提升也十分有限 (Ye et al. 2016). 多主元合金设计理念的提出打破了传统理念设计空间狭隘的限制, 高熵合金以及中熵合金这类多主元合金在包含多种主要组成元素的同时依然可以保持简单的固溶体结构 (Cantor et al. 2004, Yeh et al. 2004). 通过广泛合理的成分与微结构调控, 大量具备优异性能的多主元合金相继涌现出来 (Gludovatz et al. 2014, Lei et al. 2018, Li et al. 2016).

多主元合金具有十分复杂的化学成分, 各组成元素在名义上是长程无序分布的. 然而, 由于各组成元素之间存在相互作用, 这不可避免地导致多主元合金中可能存在不同程度的化学短程有序(CSRO)(Fernández-Caballero et al. 2017, Singh et al. 2015). 关于多主元合金中CSRO的尺度、构型、成分以及其对合金性能的影……