高熵合金（HEAs）是一种基于熵最大化的新型合金成分设计的多组分合金体系。与传统合金相比，它们具有一系列独特的力学性能。高熵合金（HEAs）代表了传统合金设计概念的突破，在传统合金设计概念中，仅一种或两种主要元素构成基本成分，因为HEA包含至少五种相同或接近相等原子比的主要金属元素。这些合金通常还倾向于形成简单无序的固溶体结构，例如面心立方（FCC），体心立方（BCC）或六方密堆积结构（HCP）。除了遵循玻尔兹曼关于熵和合金体系复杂性之间关系的假设的高混合熵之外，这些结构特征还归因于这种多元素混合物中的大晶格畸变和缓慢扩散。最近的研究表明，与传统合金相比，HEA具有很高的热稳定性，极好的疲劳性，耐磨性和耐腐蚀性，并具有更高的硬度，以及出色的高温和低温性能,
在过去的十年中，已经付出了巨大的努力来增进对铸态条件下HEA的微观结构和性能的理解。HEA的缓慢扩散特性促进了铸件缺陷，例如铸件孔隙率，成分偏析和不均匀的微观结构。人们期望打破这种铸造HEA的固有过程。
基于此，北京科技大学张勇教授团队采用热拉法成功制备了直径为1~3.15 mm，含有Al0.3CoCrFeNi（at.%）的HEA纤维，并利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对其进行了微观结构表征。利用TEM中的能量色散x射线光谱和原子探针断层扫描（APT）测定了纤维内部和纤维之间的成分变化。这些分析显示，铸态材料中有均匀的面心立方（FCC）结构，而后处理（如锻造和拉丝）在FCC基体中产生了纳米尺寸的B2颗粒。采用电子背散射衍射（EBSD）法测定了纤维加工后的织构和晶界特征的变化。在289K和77K条件下，测定了纤维的抗拉强度和塑性，分别达到1207MPa /7.8%和1600 MPa/17.5%。详细的TEM分析表明，77K时力学性能的改善(即强度和延性的提高)是由于变形机制的改变，从位错的平面滑移到纳米孪晶。这些特性可能有利于低温应用。相关研究成果以High-entropy Al0.3CoCrFeNi alloy fibers with high tensile strength and ductility at ambient and cryogenic temperatures为题发表在Acta Materialia上。
论文链接;https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.10.038
图1显示了直径为1.00-3.15 mm的连续纤维照片。纤维是圆柱形的并且几乎无瑕疵，这意味着热拉伸方法是生产高质量HEA纤维的有效技术。图2示出了经过各种加工技术的Al 0.3 CoCrFeNi合金的X射线衍射图。确定了主要相，即单一FCC晶体结构。
综述所述，本文研究了五元Al0.3CoCrFeNi HEA纤维的微观结构和力学性能的影响。采用热旋锻和热拉工艺制备的HEA纤维主要织构为<111>和<100>织构。Al和Ni原子之间的强相互作用产生了大约200nm的B2 Al-Ni粒子。在HEA纤维的拉伸试验中，析出的颗粒和细小的晶粒共同促进了纤维的持续高强度和延展性。特别是直径为1.00 mm的纤维在298K时表现出了显著的拉伸强度和延展性，分别为1207 MPa和7.8%，在77K时分别提高到1600 MPa和17.5%。与298K时的平面滑移变形机制相比，77K时变形后出现了形变诱导的纳米孪晶，从而提高了77k时的拉伸强度和延性。HEA纤维在低温下强度与延性的良好结合，为未来高性能HEAs工程材料的开发开辟了一条创新的道路。
