高熵合金是一种突破以单一元素为基体的传统合金设计理念的新型金属结构材料。高熵合金所体现的多种主要元素合金设计思想不仅把合金设计从相图的角落拓展到整个相图，极大地丰富了合金的成分空间；而且多种主要元素的协同效应使其获得了前所未有的优异力学性能。面心立方结构(FCC)的高熵合金更是因为极高的断裂韧性和低温下独特的变形机制(Ref: Science 345 (2014) 1153-1158)而受到国内外研究者的广泛关注。十多年的研究表明，由于受到晶体结构本征性质的局限FCC高熵合金的强度尚有不足，因此强化FCC高熵合金成为国内外的研究热点。多个研究团队发现L12-型沉淀相能够有效提高FCC高熵合金的强度并保持良好的塑性(Ref: Science 362(2018) 933-937, International Journal of Plasticity 100(2018) 177-191)。然而，已报道的高熵合金沉淀相大多通过实验试错法获得，这不仅极大地增加了合金研发的时间和经济成本，也限制了高熵合金沉淀强化理论的发展。
近日，凝固技术国家重点实验室王锦程教授团队联合香港城市大学刘锦川院士、开执中教授团队，从二元金属间化合物的晶体结构与OVEC的关系出发，总结多主元金属间化合物以及传统合金沉淀强化相的晶体结构与OVEC的联系，提出了一种基于合金整体价电子浓度(OVE-overall valence electron concentration)的高熵合金沉淀相的设计方法。该方法通过设计高熵合金的名义成分来控制其沉淀相的晶体结构。这不仅可以优化已有的L12­-沉淀强化型高熵合金，还可以快速设计新的沉淀强化型高熵合金。该团队根据所提出的OVEC设计法则成功设计了全新的D022强化型Ni2CoCrFeNb0.15高熵合金并系统地研究了高熵合金中D022沉淀相的晶体学特征、化学成分以及强化效果与强化机制。高熵合金中的D022结构与传统合金中的Ni3Nb-型D022相不同，其有序晶胞内固溶了大量的Co和少量的Fe和Cr，化学式为(Ni,Co,Cr,Fe)3(Nb,Fe)。大量固溶元素的存在影响了D022结构的晶格错配度、反相畴界能和有序化程度，因此在变形过程中高熵D022相通过有序强化和共格强化的共同作用来提高合金的性能，获得目前优于已有高熵合金的屈服强度与塑性组合。王锦程教授的博士研究生何峰为该工作的第一作者，其团队的王志军副教授为共同通讯作者。
本文章链接：Design of D022superlattice with superior strengthening effect in high entropy alloys. Acta Materialia 167:275-286.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.01.048
审核：黄越
