https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2025.101429

关键词：高熵合金、纳米结构材料、高通量实验、合成、表征

纳米结构材料因其独特且优异的性能备受关注。然而，在高温条件下，其晶粒尺寸或相通常不稳定，限制了其加工方法及工程应用。近年来，许多新型合金，特别是高熵合金（HEAs）及相关多组元合金，被报道具有优异的热稳定性和力学强度。然而，在广阔的成分空间中筛选出兼具优异力学性能与热稳定性的多组元合金是一项极具挑战性的任务，目前仍主要依赖于耗时且低效的逐步试验与误差方法。因此，亟需高通量策略来加速新型纳米结构高熵合金（Ns-HEAs）的发现。随着Ns-HEAs及高通量方法领域的快速发展，该研究方向蕴含着广阔的探索空间。

多伦多大学邹宇课题组的这篇综述聚焦于过去二十年来关于Ns-HEAs的高通量制备、微观结构表征、相分析、成分测定、力学性能评估及热稳定性测试的相关研究。此外，文章还总结了近期可用于Ns-HEAs及相关多组元合金发现的高通量方法，并探讨了各种高通量数据分析策略，如理论筛选、模拟计算及机器学习等。最后，本文总结了当前高通量方法在复杂合金加速发现中的研究进展、面临的挑战及未来发展机遇。

(a)传统合金与高熵合金在应力-应变曲线中的机械性能对比。（b）纳米晶高尚合计示意图的示意图。

(a)Ns-NbMoTaW高熵合金（HEA）在高温下表现出比纳米晶钨更高的微观结构稳定性。(b) 退火一小时后，不同纳米晶合金体系的晶粒尺寸随温度变化的关系。

机器学习在结构和性质预测中的应用。(a) 神经网络（NN）架构及第一隐藏层中特征的权重矩阵。(b) 每个组成元素对应的稳定五元固溶体数量。(c) 高熵合金（HEAs）硬度预测中各特征的皮尔逊相关系数。

高熵合金（HEA）研究中的组成空间与高通量方法。(a) 组成数目作为 HEA 体系中组分数的指数函数，以及相应的相图。(b) 各种高通量制造方法的示意图及其产品中结构的尺寸。

当前研究的挑战与前景

由于结构和性质的多样性，高通量方法的普适性应当被谨慎考量，尤其是在不同材料或设备的应用中。尽管如此，高通量策略的潜力仍为新型有用材料的加速发现提供了重要启示，并推动了自主实验系统的构建。