刘锦川教授领导的研究团队提出了一种新的 策略来开发新的超级合金，这种超级合金具 有极高的强度、延展性和柔韧性。大多数传 统合金由一种或两种主要元素制成，例如镍 和铁。这种新合金是基于多主元素合金开发 的，也称为高熵合金，是由等原子或接近等 原子百分比的五种或更多元素构成的新材 料。研究团队发现，添加铝和钛以形成大量 成分复杂的纳米颗粒会显著提高合金的强度 和延展性。通常来说，合金越坚固，其延展 性和韧性就越差，这意味着强度更高的合金 在变形或拉伸时往往会更早断裂。这种新合 金的强度是铁钴镍基合金的五倍，延展性是 其 1.5 倍。这项前沿研究发表在最新一期着 名的《科学》杂志上，题为“多组分金属间 化合物纳米粒子和复杂合金的卓越机械行 为”[2]。

高强度合金的变形很容易引起颈缩断裂（局 部变形），但研究团队发现，添加由镍、钴、 铁、钛和铝原子组成的复杂纳米颗粒，可以 延长均匀变形。用铁和钴原子代替一些镍成 分有助于提高新合金的延展性，用钛代替一 些铝有助于降低空气中的环境水分引起的脆 化现象。

研究团队认为，采用这种新策略开发的新合 金将在 -200°C 至 1000°C 的温度范围内都有 良好机械性能，从而为开发新的低温装置以 及飞机和高温装置提供新思路。

新的高熵合金非常坚固，且具有良好的延展性和柔韧性 [2]。

参考文献

1. Yang, T, Zhao, YL, Li, WP, Yu, CY, Luan, JH, Lin, DY, Fan, L, Jiao, ZB, Liu, WH, Liu, XJ, Kai, JJ, Huang, JC & Liu, CT 2020, 'Ultrahigh-strength and ductile superlattice alloys with nanoscale disordered interfaces', Science (New York, N.Y.), vol. 369, no. 6502, pp. 427-432.

2. Yang, T, Zhao, YL, Tong, Y, Jiao, ZB, Wei, J, Cai, JX, Han, XD, Chen, D, Hu, A, Kai, JJ, Lu, K, Liu, Y & Liu, CT 2018, 'Multicomponent intermetallic nanoparticles and superb mechanical behaviors of complex alloys', Science (New York, N.Y.), vol. 362, no. 6417, pp. 933-937.

3. Zhang, T, Huang, Z, Yang, T, Kong, H, Luan, J, Wang, A, Wang, D, Kuo, W, Wang, Y & Liu, C-T 2021, 'In situ design of advanced titanium alloy with concentration modulations by additive manufacturing', Science, vol. 374, no. 6566, pp. 478-482.