高熵合金强韧化机制：十年多尺度建模与跨维度模拟

【作者】 李甲； 方棋洪；

【机构】 湖南大学机械与运载工程学院；

【摘要】 高熵合金(多主元合金)因独特的晶格畸变效应和复杂变形机制展现出优异的强塑性协同效应。不同体系的高熵合金在单轴拉伸中通过位错滑移、钉扎及变形孪晶主导塑性变形,其动态相变(如FCC→BCC/HCP)受临界应力、应变速率和初始晶向调控,相变诱导的应力状态转换及界面强化显著提升强韧性。异质结构高熵合金的变形机制随应变率变化:低应变率下以位错和孪晶为主,高应变率下相变占主导,晶界和晶格畸变贡献主要屈服强度,而位错与孪晶驱动应变硬化。高熵合金中严重晶格畸变引发位错异常行为(双向交滑移、湍流),通过增殖与钉扎打破强度-塑性权衡。多尺度建模(原子模拟-离散位错动力学-晶体塑性有限元)揭示了纳米-介观尺度的应变场异质性及位错-相变耦合机制,精准预测力学响应。此外,机器学习辅助的多阶段设计方法通过优化相组成与分数,高效开发出高强度-高塑性双相高熵合金。高熵合金的强韧化源于动态相变、多机制协同及多尺度效应,为高性能合金设计提供了理论支撑与跨尺度研究框架。更多还原