近日，东北大学李花兵、中国科学院金属研究所周刚和香港大学黄明欣教授团队在高熵合金的低温力学性能方面取得重要进展，揭示了氮增强 CrMnFeCoNi合金强度塑性协同作用的机理。以上研究成果的计算部分得到了国家超级计算郑州中心“嵩山”超级计算机强大算力给予的支持。相关成果以《Enhanced strength- ductility synergy via high dislocation density-induced strain hardening in nitrogen interstitial CrMnFeCoNi high-entropy alloy》为题发表在材料学领域TOP期刊《Journal of Materials Science & Technology》，并被选作当期的封面文章。

高熵或中熵合金（HEAs/MEAs）的设计理念是基于多主元等摩尔或接近等摩尔比的混合。与传统合金相比，HEAs/MEAs 由于其复杂的微观结构特征，即使在低温下也具有特殊的稳定性和机械性能，使其在某些领域的应用中具有很强的吸引力，如液化石油气储存和超导传输等，从而引起人们的持续关注。然而，面心立方（fcc）结构高熵合金的低屈服强度在很大程度上限制了其实际工程应用。

基于上述背景，该团队结合实验和计算模拟方法研究了间 隙氮对CrMnFeCoNi合金低温变形机制的影响。结果表明：在77K 时，与不含氮的合金相比，氮掺杂合金的强度有了明显提高，而塑性的损失程度可忽略；第一原理计算结果发现，氮掺杂增加了广义层错能，从而延迟了合金中形变孪晶的形核和生长，并且氮的掺入对CrMnFeCoNi 合金的位错滑移模式影响不大；间隙氮原子对位错的钉扎作用增加了位错交滑移的阻力，促进了位错增殖，氮掺杂合金中较高的位错密度导致了其较高的应变硬化率，从而改善了均匀延伸率，确保了强度提高的同时，不会使延展性急剧下降。

图 1 氮掺杂和未掺杂的 CrMnFeCoNi 合金应力应变曲线

图 2 氮掺杂和未掺杂的 CrMnFeCoNi 合金广义层错能曲线

图 3 该研究选作当期封面