导读：这篇文章表明控制Al的添加，提供了一定程度的B2顺序，结果是产量强度和均匀伸长都有约37%的提高x(NbTiZr)100?x (x = 0;2.5;5;7.5 at.%)难熔介质熵合金。性能的改善主要来自于固溶和短程有序强化，以及位错滑移特性的改变。B2有序导致多个位错带的形成和交叉滑移的激活，提高了塑性流动的宏观稳定性，延长了强化阶段，从而推迟了缩颈。

体心立方(bcc)高温耐火高/中熵合金(RH/MEAs)的化学有序设计，近年来受到了研究人员的特别关注。对这种现象的极大兴趣是由于它对力学性能的关键影响。特别是，许多含Al的RH/MEAs，其中Al诱导形成B2(有序bcc)结构，在22-1350℃比不含Al的具有更高的强度。其中部分合金出现屈服强度异常，即随温度升高而变强。同时，大部分B2阶RH/MEAs在常温或中温下塑性有限。

到目前为止，为了平衡b2阶RH/MEAs的力学性能，前人已经做了一些努力。然而，即使B2有序RH/MEAs的塑性略有提高，无论是化学(B2有序度的消除/降低)还是微观结构(B2基质到B2粒子的转变)工程，都会导致显著的强度退化。更重要的是，这些合金作为结构材料的潜在应用所需要的室温拉伸延展性仍然没有报道或无法实现。

在本研究中，俄罗斯别尔哥罗德国立研究大学科学家首次表明，以可控的方式扩大B2的有序程度可以克服RH/MEAs中强度-延性的权衡。这种违反直觉的策略在bcc NbTiZr RMEA模型上进行了测试，该模型具有良好的拉伸延展性和中等强度，添加了不同数量的Al来激活B2顺序。该团队的结果表明，与已有的方法相比，B2顺序是提高NbTiZr合金整体力学性能的更有效的方法。

相关研究成果以题“Overcoming the strength-ductility trade-off in refractory medium-entropy alloys via controlled B2 ordering”发表在国际著名刊物Material Research Letters上。

链接：https://doi.org/10.1080/21663831.2022.2109442

图1。Alx(NbTiZr)100-x合金的组织和相组成特征:(a-d) -反极图(IPF)，显示了NbTiZr (a)， Al2.5 (NbTiZr)97.5 (b)， Al5 (NbTiZr)95 (c)和Al7.5 (NbTiZr)92.5 (d)合金的完全再结晶组织;在NbTiZr (e)、Al2.5 (NbTiZr)97.5 (f)、Al5 (NbTiZr)95 (g)和Al7.5(NbTiZr)92.5 (h)合金的[001]bcc区轴中获得(e-h)-SADPs。图1(g, h)中的粉色箭头突出了Al5 (NbTiZr)95 (g)和Al7.5(NbTiZr)92.5 (h)合金中的100B2超晶格点;(i-l)沿g200矢量的强度线分布(方向在SADPs图1(e-h)中用蓝色箭头表示)，用于NbTiZr (i)， Al2.5(NbTiZr)97.5 (j)， Al5 (NbTiZr)95 (g)，和Al7.5 (NbTiZr)92.5 (h)合金。图1(k, I)中的粉色箭头表示峰值，对应于Al5 (NbTiZr)95 (k)和Al7.5 (NbTiZr)92.5 (I)合金中的100个局部最大值。

图2。NbTiZr和Al7.5(NbTiZr)92.5合金精细结构的详细表征:(a, b)从孔径位置拍摄的典型暗场TEM图像，用黄色圆圈标记(对应每种合金SADP中g200矢量的半长)，显示NbTiZr (a)合金中没有任何对比度，而Al7.5(NbTiZr)92.5 (b)合金中大量的B2畴;(c, d) -阈值分割程序之前(b)和之后(c)的典型放大暗场图像;(e) -直方图，用平均值大小d，标准差σ和分数f的估计值说明了B2 SRO域的大小分布。

图3。Alx(NbTiZr)100-x合金室温拉伸力学性能表征:(a)工程应力-应变曲线;(b) -真应力-应变曲线;(c) -在缩颈形成处拍摄的拉伸试样的DIC图像，显示了沿截面的应变分布;(d) -应变硬化速率θ随应变的演变。

图4。Al对强度的影响:(a)所研究的Alx(NbTiZr)100-x合金和其他一些含Al的RHEAs中Al诱导的YS, AYS的增量图;(b)图，说明Alx(NbTiZr)100-x合金中AYS的实验观测值与Suzuki简化模型计算的SSS值之间的比较。应该注意到Al2.5 (NbTiZr)97.5和Al5 (NbTiZr)95合金具有良好的相关性。假设Al2.5 (NbTiZr)92.5的实验和计算AYS之间出现差异是由于SRO强化。

图5。拉伸试验后Alx(NbTiZr)100-x合金精细组织的表征:(a-d) - TEM位错组织的亮场图像，在NbTiZr (a)、Al2.5 (NbTiZr)97.5 (b)、Al5 (NbTiZr)95 (c)和Al7.5(NbTiZr)92.5 (d)合金拉伸试样的近断裂区观察到。图5(d)中的白色虚线突出了Al2.5 (NbTiZr)97.5合金中DBs形成的迹象;(e, f) - SADPs取自[001]bcc区域轴中的单元格(在图5(e)中表示为“1”)和DBs(在图5(f)中表示为“2”)。图5(e, f)中的粉色和黄色箭头表示峰值，分别对应细胞和DBs中的100B2超晶格点;(g, h) - Al7.5 (NbTiZr)92.5合金沿g200矢量的强度线轮廓(方向用SADPs图5(e, f)中的蓝色箭头表示)。图5(g, h)中的粉色和黄色箭头表示峰值，分别对应细胞和DBs中的100个局部最大值。

综上所述，我们提出了一种新的策略来解决RH/MEAs中的强度-延性困境。在Al7.5 (NbTiZr)92.5合金化过程中，通过引入B2的顺序和进一步控制其程度的增加，可将NbTiZr合金的屈服强度和均匀伸长率从680 MPa和~19%提高到930 MPa和~26%。产生的性能来源于固溶和SRO强化，以及位错滑移特性的改变。B2的有序排列导致了多个位错带的形成和交叉滑移的激活，延长了强化阶段，防止了早期缩颈。