我校新金属材料国家重点实验室合金设计与模拟梯队吕昭平、吴渊教授团队与浙江大学合作者在《Nature Communications》上发表题为“Elastic strain-induced amorphization in high-entropy alloys”的文章。

弹性稳定性是晶体固体对外部刺激的结构响应的基础，包括熔化、初期塑性和断裂。这项工作中，北京科技大学吕昭平课题组与浙江大学联合提出，利用原位力学测试和透射电子显微镜的原子分辨率表征，研究一系列高熵合金(HEAs)的弹性稳定性。在拉伸载荷作用下，当弹性应变达到~10%时，HEA晶格的有序性突然消失。这种弹性应变诱导的非晶化，与先前报道的位错介导的弹性不稳定和缺陷积累介导的非晶化形成对比。结合第一性原理计算和原子分辨率化学映射，发现弹性应变诱导的非晶化与HEAs的局部原子环境不均匀性导致的位错成核抑制密切相关。本项研究结果诠释了弹性不稳定性和初期塑性等物理力学现象的基本性质。

图1. TiHfZrNb试样的弹性应变诱导非晶化。

图2. 主元素数不同的样品，应变致晶格演化。

图3. HEAs中的局部不均匀性。

图4. 三元TiZrNb合金，原子尺度元素分布分析。

本研究揭示了在约10%的弹性应变下，高熵合金晶格会经历非晶化转变。这种非晶化过程与传统的位错介导的塑性变形不同，为高熵合金的力学行为提供了新视角。研究还发现，合金中主要元素的数量是触发非晶化的关键因素，且合金的局部原子环境不均匀性是抑制位错形核的主要原因。这些发现不仅增进了对高熵合金弹性不稳定性的理解，也为设计新型高性能合金材料提供了新思路。

吕昭平，教授，博士生导师，国家自然基金委创新群体负责人，国家杰出青年科学基金获得者。长期从事金属结构材料研究，在材料设计、组织调控和强韧化原理上取得了重要进展。发展了共格强有序微结构强韧化、有序无序耦合效应强韧化金属材料及组织结构调控的理论和方法，研发出系列高强韧的高性能金属结构材料。在《Nature》、《Science》等学术期刊上发表论文300余篇，总引用33000余次，授权中国发明专利60余件；做国际学术大会主旨和特邀报告70余次，承办/协办国际会议30余次。获国家自然科学二等奖2项、教育部自然科学一等奖和二等奖各1项。一项成果入选2017年中国科学十大进展。

吴渊，教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。主要从事非晶合金、高熵合金，先进金属材料的纳米析出与相变韧塑化及其原子级精细结构表征相关研究。在Nature，Advanced Materials等学术期刊上发表论文200余篇，SCI他引9000余次，授权专利30余项。