追求具有足够均匀的拉伸应变（>8％）的超高强度（UHS>2.0 GPa）金属材料一直是大多数挑战性结构应用的关键，例如飞机起落架，火箭箱，高性能轴和管以及高强度紧固件等。三元Co-Cr-Ni 基中熵合金（MEAs）由于其稳定的FCC相和出色的机械性能而成为有前途的候选金属材料。最近对Co-Cr-Ni MEA的一些研究表明，通过设计梯度分层晶粒可以显著提高抗拉屈服强度和抗拉延性。然而，考虑到异质晶粒只能提供有限的强化作用，为了实现UHS，必须引入其他有效的强化。具有L1₂结构的纳米级γ'颗粒对于实现超高机械性能特别有效。

有鉴于此，香港城市大学J. C. Huang报道了通过仔细控制合金成分，热机械过程和微观结构特征，可以设计出具有基体和析出物双重异质结构的Co-Cr-Ni基中熵合金（MEA）。其在环境温度下具有2.2 GPa的高抗拉强度和13％的均匀伸长率，性能比没有异质结构的同类产品更优异。

文章要点

1）为了获得具有低SF能量的稳定FCC基体，研究人员设计了一种MEA，与等原子Ni-Co-Cr三元合金相比，其Co含量增加而Ni含量降低。加入3％的Al和Ti以形成完全相干的L1₂沉淀物。FCC基体的异质晶粒结构是通过低温轧制（CR; 77 K）和高温退火（900 °C/1 h）诱导的，而高温退火和随后的时效（700 °C/4 h）则引入非均相沉淀。

2）电子显微镜表征表明，双重异质结构由具有粗大晶粒（10〜30 μm）和超细晶粒（0.5〜2 μm）的异质基体以及几到几百纳米的的异质L1₂结构纳米化沉淀组成。

3）异质L1₂纳米沉淀与基体完全相干，可最大程度地减小界面的弹性失配应变，减轻变形时的应力集中，并在增强延展性方面发挥积极作用。

该研究策略，包括成分设计和热机械过程设计，为开发有前途的重型结构材料开辟了一条新途径。

Du, X.H., Li, W.P., Chang, H.T. et al. Dual heterogeneous structures lead to ultrahigh strength and uniform ductility in a Co-Cr-Ni medium-entropy alloy. Nat Commun 11, 2390 (2020).

DOI：10.1038/s41467-020-16085-z

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16085-z