在航空航天、核能及高速碰撞等应用场景中，材料往往面临高应变率与宽温区（从极低温到高温）的双重挑战。传统材料在此类环境下常面临强度下降、塑性丧失甚至失效，而高熵合金因其复杂成分与稳态结构，被认为是解决这一“卡脖子”难题的理想候选材料。然而，其在极端温度与动态加载下的微观机制尚不明晰，限制了其工程化应用。

近日，哈尔滨工业大学宁志良教授和黄永江教授团队联合奥地利科学院Jürgen Eckert教授（奥地利科学院院士）、香港大学颜庆云教授（英国皇家工程院院士）合作，在国际顶级期刊 International Journal of Plasticity 上发表题为《Deformation behavior and strengthening mechanisms of high-entropy alloys under high strain rate across wide temperature ranges》的研究成果。该论文由哈尔滨工业大学和奥地利科学院ESI材料研究所联合培养博士研究生（联培导师为奥地利科学院院士Jürgen Eckert教授）王克研担任第一作者，宁志良教授、黄永江教授、张彦明博士为通讯作者。

在这项研究中，作者系统考察了具有面心立方结构的CoCrFeNiMn_0.75Cu_0.25高熵合金在动态加载条件下的力学行为——通过霍普金森拉杆在高达3000 s⁻¹的应变率及93~1073 K进行实验，揭示了其微观强化机制演化：在低温区（93 K）由密集孪晶、层错、Lomer-Cottrell锁及变形带协同提升其强度与塑性；随着温度升高，位错滑移逐渐占据主导，并于873 K发生从局部化到均匀化的宏观变形转变；在高温区（＞873 K）则出现动态回复与不连续动态再结晶，晶粒细化使塑性得以维持在60%以上。该成果不仅阐明了高熵合金在宽温高应变环境下的“生存法则”，也为其在航空航天、核能等极端工况条件下的实际应用提供坚实支撑。

1、低温（93 K）下，具有体心立方结构的CoCrFeNiMn_0.75Cu_0.25高熵合金的强度和延展性均较室温提升超30%，这源于多尺度孪晶、位错缠结、变形带与Lomer-Cottrell锁的协同作用。

2、高温（1073 K）下，尽管发生热软化，动态回复与再结晶形成细化晶粒使CoCrFeNiMn_0.75Cu_0.25高熵合金延伸率依然保持>60%。

3、明确了873 K为CoCrFeNiMn_0.75Cu_0.25高熵合金动态力学行为的关键转变温度：宏观形变从局部化转变为均匀化，微观机制也从孪晶主导过渡至热激活的回复与再结晶。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2025.104321

CoCrFeNiMn_0.75Cu_0.25高熵合金的初始微观结构，图中通过晶粒取向分布图、X射线衍射和扫描透射电子显微镜元素分布图展示高熵合金具有单一面心立方结构，晶粒尺寸约211 μm且合金元素分布均匀，这表明其在原始态下具有良好的化学均匀性和结构稳定性。

CoCrFeNiMn_0.75Cu_0.25高熵合金的动态拉伸应力—应变曲线及温度依赖性总结，在93~1073 K、应变率3000 s^-1条件下的动态拉伸应力—应变曲线：低温时曲线呈高强度和高延伸率、曲线震荡频率增加；高温时曲线平滑但强度下降。图(b)汇总了屈服强度、极限拉伸强度与延伸率随温度变化趋势，直观揭示了“低温强度与塑性协同提升、高温热软化但塑性依旧优异”的性能演化。

CoCrFeNiMn_0.75Cu_0.25高熵合金在不同温度下动态拉伸断面的电子背散射衍射分析，（a-d）分别为93 K、298 K、873和1073 K下断面的晶粒取向图，图(a₁–d₁)为对应的局部平均取向差分布图。在低温条件下，晶粒中出现密集变形带与孪晶结构，局部平均取向差值普遍较高，且高值区域集中，反映出应变在晶粒内呈高度局域化分布。随着温度升高，变形带数量逐渐减少、局部平均取向差的空间分布逐渐趋于均匀，整体取向差水平明显下降，表明发生了明显的动态回复行为。至高温（1073 K）时，晶粒内应变分布更加协调一致，说明宏观形变机制已从低温下的局部集中特征转变为高温下的均匀变形主导。

CoCrFeNiMn_0.75Cu_0.25高熵合金动态拉伸断口区域的晶粒取向分布图与取向差角分析，该图展示了高熵合金在图（a-d）93 K、298 K、873 K和1073 K下，断口附近微区的晶粒取向图和沿特定方向的取向角剖面变化。在低温（93 K）下，晶粒中存在大量密集孪晶和显著变形带，取向剖面上角度突变频繁，说明塑性高度局域化；随温度升高，变形局域性逐渐减弱，到1073 K时剖面变化趋于平缓，表明宏观变形趋于均匀化，微观机制由孪晶与位错主导逐步转为热激活过程主导。

CoCrFeNiMn_0.75Cu_0.25高熵合金在93 K极低温下动态拉伸的微观结构演化特征。透射电子显微镜图像揭示，高熵合金内部形成大量密集的主孪晶和二级交叉孪晶，同时观察到位错在剪切带中高度缠结并形成典型的Lomer-Cottrell锁。这些复杂的晶体缺陷共同作用有效抑制了位错滑移和局部软化，实现了强度与塑性性的协同提升，这是低温下体现优异力学性能的关键机制。

CoCrFeNiMn_0.75Cu_0.25高熵合金在1073 K下的再结晶行为，晶粒取向图中出现新形成的等轴细晶，平均晶粒尺寸明显减小。对应的局部平均取向差分布图显示材料内部错配角度显著降低，局部应变得以释放。在再结晶区域，取向发生突变，沿着剖面线呈现出连续梯度变化，这清晰表明高温下发生不连续动态再结晶。这一过程有效缓解了高温条件下的热软化趋势，是合金能在1073 K依然保持良好塑性的关键机制。

王克研（第一作者），哈尔滨工业大学博士研究生，奥地利科学院ESI材料研究所联合培养博士研究生。主要从事高熵合金极端条件下变形和成形、铝合金组织细化和强韧化研究。以第一作者和共同作者在International Journal of Plasticity、Materials Futures、Rare Metals等国际著名学术期刊发表SCI论文13篇，谷歌学术引用250余次，获授权国家发明专利2项。参与国家自然科学基金面上项目的研究工作。

宁志良（通讯作者），教授，博士生导师，哈尔滨工业大学精密热成形全国重点实验室教师。先后主持承担国家自然科学基金面上项目、国家部委基金项目、科技部国际合作项目、黑龙江省科技攻关重点项目20余项。获得省部级科技进步二等奖三项，发表论文140余篇，其中SCI收录80余篇，申报国家发明专利70余项，授权40项。

黄永江（通讯作者），哈尔滨工业大学教授，工学博士，博士生导师，英国皇家学会牛顿学者，黑龙江省高层次人才，中国金属学会非晶合金分会委员，中国热处理行业协会汽车钢分会副理事长。主要从事新型航天金属材料的增材/增减材智能制造、亚稳金属材料（包括非晶合金及其复合材料、轻合金、高熵合金等）、凝固理论及铸造装备、液态金属等方向研究工作。获黑龙江省科技进步二等奖一项，黑龙江省自然科学二等奖一项，黑龙江省高校自然科学一等奖和二等奖各一项。在Advanced Materials，Acta Materialia，International Journal of Plasticity，Additive Manufacturing，Materials Futures，Corrosion Science等国际著名学术杂志上发表SCI收录论文230余篇，被Science等权威杂志引用6230次（单篇最高SCI引用280余次），ESI高被引3篇，2篇论文入选封面论文，1篇论文入选中国知网高影响力论文，1篇论文入选Rare Metals杂志年度最佳论文，H因子40，申请专利82项，授权55项，担任6个国际期刊编委/青年编委。