多主元合金的相形成和锯齿变形规律

In the past decade, multi-principal element alloys , i.e. high-entropy alloys (HEAs), has attracted attention by many research groups across the world owing to their tailorable microstructures and promising properties, such as high strength, low elastic modulus and surprising thermal stability. However, up to now, the phase formation rule and deformation mechanism in multi-component HEAs are still unclear, because of the absence of information about multi-component alloys in phase diagrams and mechanical behavior. In the project, (1) the basis of thermodynamics and kinetics of phase formation in typical HEAs will be investigated, and the stability of high-entropy stabilized solid solution will be predicted; (2) combining experimental and computer simulation results, microstructure development of solid solution phase in atomic scale and the relationship between entropy of mixing and phase stability will be study, and the phase formation rule and mechanism will be better understood; (3) the mechanical behavior (compressive properties, tensile properties, high-temperature creep, fatigue behavior, etc.) of multi-component HEAs will be investigated, we will explore the serration behaviors on the stress-strain curves and stress-time curves, and study the serration behaviors at different testing temperature, loading rates, sample size, etc. (4) combining modeling and experimental results, a deep understanding of deformation mechanism of HEAs would be expected.

多主元合金（也称为高熵合金）是一种超级固溶体合金，具有优良的综合性能，如超高强度、超高的断裂韧性，高的耐磨耐蚀性、较低的模量、高的高温硬度，没有明显的韧脆转变温度等。因而，高熵合金正受到越来越多的关注。然而，目前对多主元合金的相形成规律和变形机制的基本问题还不清楚。对此，本课题将进行以下的研究：（1）系统研究高熵稳定相的形成热力学和动力学基础问题，预测高熵稳定相的形成和进行多组元合金的成分设计；（2）通过实验和计算机模拟相结合的方法，在原子尺度研究高熵稳定相的结构演化规律，分析多组元合金中高混合熵对相形成的作用，从而了解高熵稳定相的形成机理和相形成规律；（3）系统研究多组元高熵合金在不同条件下的机械性能，并从应力-应变曲线（载荷-位移），应力-时间曲线上细致分析不同测试温度、加载速率、样品尺寸条件下其锯齿变形行为及影响因素；（4）结合实验数据和计算机模拟结果深入研究多组元高熵合金的变形及断裂机理。

本项目自2015年启动以来，张勇教授课题组针对多主元高熵合金的相形成规律及锯齿变形规律开展了深入研究。在多主元高熵合金的低温变形、辐照损伤、高通量制备技术和丝材制备方面均取得了长足发展，加深了对高熵合金变形机制和锯齿变形的认识，关于超低温服役和锯齿变形规律的研究达到国际领先水平；在前期工作相形成规律深入理解的基础上，率先在高熵合金领域开展了高通量制备技术的探索，取得了出色的研究成果；针对高性能高熵合金材料的探索性研究，分别成功开发了高强度丝材、优异的软磁性能、良好的抗热软化低活化高熵合金，具有工业应用潜力。四年来，课题组成员共发表SCI论文超过20篇，其中不乏Prog. Mater. Sci., Acta Mater., Nano Lett., Appl. Phys. Lett., Scripta Mater., J. Nucl. Mater.等领域内顶级期刊，出色完成了基金的既定任务，课题负责人多次作为会议主席，主办了包括美国材料学会秋季会议、美国科学与技术会议、国际材联亚洲材料会议、中国材料学会等国内外学会会议，显著提升了课题组在相关领域的显示度和影响力。.项目执行期间，课题组已培养研究生8名，其中博士后出站1名，已毕业博士研究生和硕士研究生各4名，且培养的四名博士生毕业后均继续从事科学研究工作。四年来，课题组成员参加学术会议40余人次，其中出境交流达15人次，极大开拓了团队成员的学术视野，并提高了在相关领域的影响力；其中出境联合培养博士生2人次，并有课题组成员获得国内会议和国际会议的最佳口头报告奖3人次。