顶刊不断高熵合金进展汇总！

2025-06-25 11:40:27 作者：本网发布来源：材料人分享至：

材料人网产品板块致力于收录有价值的新材料成果。欢迎课题组和企业前往网站发布。近期产品库收录的关于高熵合金的新思路、新方法如下，部分成果摘录自高校及科研单位官网报道。

机器学习在开发新型多组元高熵合金中的应用具有显著的创新性。传统合金设计依赖于经验法则和试错法，这种方法不仅耗时耗力，而且难以探索复杂的成分和微观结构空间。机器学习通过构建预测模型，能够快速分析大量的实验数据，识别出影响合金性能的关键因素，并预测新的合金成分。本文报告了一种高熵合金，其成分为Fe₃₅Ni₂₉Co₂₁Al₁₂Ta₃，通过领域知识驱动的机器学习设计，可以加工以达到前所未有的高强度和高韧性同时存在的范围。这种协同作用制备的合金具有1.8吉帕的屈服强度，同时还具有25%的真实均匀延伸率。通过将微观结构的异质性推向极致来实现强化，这不仅包括大量共格的L1₂纳米析出相，还包括大量非共格的B2微粒。后者是多组分的，具有降低的化学有序化能，是一种可变形相，它在内部积累位错以帮助维持高应变硬化率，从而延长均匀延伸。来自西安交通大学的孙军教授、马恩教授和张金钰教授为共同通讯作者，相关研究成果以“Machine-learning design of ductile FeNiCoAlTa alloys with high strength”为题目，发表在国际顶级期刊Nature上。

2：中南大学AFM：利用数据驱动高效设计多功能、高活性 PtFeCoNiX 有序高熵合金催化剂

中南大学龚深教授、刘竝教授在《Advanced Functional Materials》期刊上发表了题为“Efficient Design of PtFeCoNiX Ordered High-Entropy Alloys as Multifunctional High-Performance Electrocatalysts”的文章（DOI: 10.1002/adfm.202506851）。团队提出了一种高效基础数据筛选高熵合金掺杂元素的策略。该方法通过高熵合金体系中单一掺杂元素的熔点、原子半径、电负性三个核心参数的筛选，选取最佳元素。一方面利用该元素低熔点特性降低高熵合金有序化能垒，从而可以在较低温度下快速形成有序结构。另一方面利用合理的原子半径与电负性的特性使表面原子产生表面压缩效应，从而调控与反应中间体的相互作用，使催化剂具备多功能催化性与高本征活性。

团队成员将该方法应用到典型的PtFeCoNiX五元高熵合金体系中快速筛选出Ga元素为最优掺杂元素。掺杂后高熵合金在600℃/1.5h制备条件下即呈现程度较高的L1₀型有序结构。当Ga原子比例以5%增量递增时，OER、ORR、HER、MOR等多个催化性能呈现一致的火山型变化，表明通过调控Ga含量可在维持L1₀结构的同时精准优化多个性能。达到最佳配比的样品碱性条件下OER的η10为255mV，HER的η10仅为18mV；ORR半波电位达到了0.905V，质量活性相比于商用Pt/C催化剂提升了524%。在酸性条件下MOR催化质量活性提高了589%。各个催化性能都优于目前报道的绝大多数催化剂。装配出的可充电锌空气电池相比商用催化剂在充放电功率、能量密度、稳定性等方面有着明显的增强。安培级电流下的阴离子交换膜全解水装置也展现了极好的稳定性。在随后的DFT+U计算中，文章揭示Ga掺杂诱导d带中心下移，有效调控反应中间体吸附能，佐证了策略的准确性。

3：材料界的“变形金刚”？哈尔滨工业大学团队揭示高熵合金在极端环境下的多重强化机制

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。

4：华南理工大学最新Science!!!

高熵材料因其独特的多元组分与高结构无序性，在高温、高压、强腐蚀等极端条件下展现出优异性能，近年来受到广泛关注。然而，如何构筑具有明确低维结构、保持稳定单相、并具备高机械性能的高熵氧化物，仍面临显著挑战。华南理工大学前沿软物质学院、电子显微中心黄哲昊教授与伊利诺伊大学芝加哥分校Russell J. Hemley教授和Amin Salehi-Khojin教授成功合成了并表征了一种具有纳米带状形貌的一维高熵氧化物（1D-HEO）。这些1D-HEO纳米带在高温（1000°C）、高压（12GPa）以及长时间暴露于强酸或强碱环境中，均表现出高度的结构稳定性。此外，它们还展现出显著的机械性能，纳米压痕测试显示硬度达6.89 GPa，弹性恢复模量高达40 MJ/m³，远超目前航空航天高温合金。高压实验显示，1D-HEO纳米带在15GPa的压力下从正交结构转变为立方结构，而在超过30GPa的压力下，会形成完全无定形的高熵氧化物（HEOs），这些材料在环境条件下可以恢复原状。这些转变不仅引入了额外的熵（即结构无序），还增加了构型熵。这一发现为开发低维、韧性高且高熵的材料提供了一条新途径。研究成果以“Resiliency, morphology, and entropic transformations in high-entropy oxide nanoribbons”为题发表于Science。

5：卢一平教授团队在软磁高熵合金研究领域取得突破性成

大连理工大学材料科学与工程学院卢一平教授团队在软磁高熵合金研究领域取得突破性成果。该研究针对传统软磁材料力学性能与软磁性能相互矛盾的问题，基于高熵合金的设计思想，创新性地提出了负混合焓设计策略，成功开发出兼具高饱和磁化强度、高强度与高塑性的新型软磁高熵合金。团队成功设计出新型Fe-Co-Ni-Al-Nb-B系高熵合金，微观组织由无序的FCC基体和与基体共格的有序纳米相构成，合金展现出优异的软磁性能（135.28Am²kg^-1，227.54Am^-1）和拉伸力学性能（1187.5MPa，38.7%）组合，同时在居里温度以下展现出超高的稳定性，综合性能远优于传统软磁材料以及已报道的软磁高熵合金，为新一代结构功能一体化高强韧软磁材料的设计和发展提供了新的思路。研究成果以“负混合焓路径指导设计具有高饱和磁化强度的高强韧软磁高熵合金”（Negative mixing enthalpy route guides strong and ductile soft magnetic high-entropy alloys with high saturation magnetization）为题，发表在材料科学领域顶级期刊Materials Today。