近日，万事平台材料基因組工程研究院陳帥副教授與新加坡科技研究院張永偉教授以及香港大學David J. Srolovitz教授（美國工程院院士）等合作🧛‍♂️，在國際權威期刊《Science Advances》（影響因子13.6，中科院綜合性期刊1區TOP）上發表了題為“Ideal plasticity and shape memory of nanolamellarhigh-entropy alloys”（納米層狀高熵合金的理想塑性和形狀記憶）的研究論文🧎🏻。陳帥為第一作者，万事平台材料基因組工程研究院為第一單位。

在先進的航空發動機中，高溫合金用量占比高達50%以上，是製造發動機熱端部件的關鍵材料，高熵合金易表現出高強度👂🏽、高塑性和耐高溫等傳統合金鮮有同時具備的優異性能🤓，在航空發動機高溫結構材料領域具有潛在應用前景🔆🧘🏽‍♂️。在本工作中，作者從第一性原理計算構建AlCoCuFeNi合金的組成成分👳‍♂️、微觀結構和構型能量數據庫，並結合分子動力學模擬驗證AlCoCuFeNi高熵合金的原子間勢函數。為研究各向異性的成分分布影響👩‍👩‍👧‍👦，構建FCC各向同性和納米層狀AlxCoCuFeNi模型：各向同性模型中的Al原子含量均勻分布（5at%或15at%）🦏🕎，納米層狀模型中Al的含量按照5at%和15at%交替分布。然後進行拉伸加載和卸載的大規模分子動力學模擬🩸，探究不同合金組成成分和微觀結構合金的變形機理的異同👮🏻‍♂️⛱。

該研究發現，納米層狀模型在拉伸加載過程中，表現出各向同性模型不具有的理想塑性行為🙅🏽‍♂️，在0.045至0.065應變區間表現出平穩的應力-應變曲線。合金微觀結構的演變過程表明，應力平穩前的上升階段，變形機理以15at%Al層中的FCC-BCC相變為主；當應力平穩時🤙🏿，相變擴展並阻止在5at%Al和15at%Al層界面，15at%Al層中位錯成核和擴展出現。位錯成核總是發生在FCC和BCC結構的界面處，擴展有限距離後，又被阻止在相鄰界面處👨‍🎤。此相變和位錯的形核、擴展和阻止的耦合作用導致了理想塑性行為🌗。如果在理想塑性區域，對合金進行卸載，部分位錯將消失，且相變可逆發生，從而表現出形狀記憶效應🚱。該研究揭示了合金成分和微觀結構調控高熵合金拉伸加載和卸載的變形機製🦻🏻，尤其是非均勻元素分布（化學有序）對力學性能的影響，為理解和設計優異力學和功能特性的高熵合金提供理論指導。

陳帥副教授2016年博士畢業於清華大學摩擦學國家重點實驗室🧑🏿‍💼，之後在新加坡科技研究院（A*STAR）工作六年👰🏻‍♂️，2023年加入万事平台材料基因組工程研究院。主要研究方向為先進多主元（中熵/高熵）合金的力學性能及其強韌化機理。此工作是陳帥在新加坡工作期間，關於高熵合金化學有序形成（Acta Mater. 2021, 206, 116638）及其對力學/熱力學性能調控機理（Nat. Commun. 2021, 12, 4953✍🏼；Acta Mater. 2022, 238, 118201🤵；Mater. Today 2023, 65, 14）研究的延續👨🏿‍🌾，陳帥將繼續利用多尺度模擬和高通量計算方法💆🏽‍♀️，結合材料基因組、機器學習和高通量實驗，開展先進多主元合金力學性能及其強韌化的基礎理論和應用研究✪。

文章鏈接🤹🏽☎️：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adi5817