1、项目名称: 高熵合金的相形成规律及组织-性能研究推荐单位：北京科技大学项目简介：高熵合金是近二十年来通过独特的成分设计理念而开发出来的一类性能优异的新型金属材料，具有高强度、高硬度、高耐蚀和耐磨性、优异的磁学和热学等特征，在航空航天、精密机械、能源化工、信息和生物材料等高科技领域都具有重要应用或有潜在应用前景。高熵合金多主元的成分特点，使其具有一系列不同于传统合金的组织结构和性能特征，同时也带来大量的科学问题有待解决。传统的材料理论无法对高熵合金中出现的一些新奇现象进行合理解释。高熵合金的相形成机理和结构-性能关联等是当前高熵合金研究的热点和难点，也是高熵合金领域面临的两个最基本的科学问题。为
2、此，从 2005 年起，项目组在国家自然科学基金和国家外专局和教育部“111” 创新引智计划等项目支持下，利用高分辨电镜、原位中子衍射等先进实验技术结合第一性原理计算、热力学计算和统计分析对高熵合金的原子结构、相形成规律和形变机理进行了深入研究，获得了高熵合金固溶体相形成规律，揭示了高熵合金独特的结构-性能关系。基于这些规律，设计开发了一系列新型高性能高熵合金材料。项目取得了以下三个方面的原创性成果：1. 高熵合金中相形成规律及结构预测：从原子尺寸差、混合焓和混合熵的角度出发揭示了高熵合金中固溶体相的形成规律；基于混合熵与混合焓相平衡原理，结合原子尺寸差参数提出了高熵合金相结构的设计准则。2.
3、 高熵合金中独特的结构-性能关系：揭示了 FCC 单相固溶体高熵合金中晶粒长大动力学及其独特的 Hall-Petch 关系；阐明了合金元素对典型高熵合金结构和性能的作用规律。3. 新型高熵合金的研制：研制出力学性能优异的 AlCoCrFeNiTi 体心立方固溶体高熵合金和面心立方固溶体结构的 CoCrCuFeNiTi 高熵合金；开发出高塑性、高电阻率、高饱和磁化强度的高熵合金；研制出具有拉伸塑性的高强度 BCC 结构 TiZrHfNb 难熔高熵合金。本项目的研究成果不仅加深了对高熵合金形成机理的认识，而且在高熵合金固溶体相形成规律及合金相结构设计、以及具有优异性能的新型高熵合金的研制方面做出了
4、重要贡献。截止到 2015 年 6 月，项目相关成果发表 SCI 论文 60 多篇，被 SCI 他人引用 2500 多次。在Progress in Materials Science、Acta Materialia 等一流学术期刊上的 10 篇代表性论文被他人引用 1436 次，单篇 SCI 他引最高达 321 次，其中6 篇论文入选 ESI 前 1%高被引学术论文， 1 篇论文入选 2014 年度中国百篇最具影响国际学术论文。主要完成人及学术贡献第一完成人：吕昭平，本项目的负责人，对本项目创新点有重要贡献，是所列代表性论文7,8的通讯作者，论文1的合作者。第二完成人： 张勇，本项目的主要参与
5、人，对本项目创新点有重要贡献，所列代表性论文1,2,6,9的第一作者，论文1,2, 3, 4, 5, 6, 9的通讯作者第三完成人： 刘雄军，本项目的主要参与人，对本项目创新点有重要贡献，所列代表性论文8的合作者。第四完成人：吴渊，本项目的主要参与人，对本项目创新点有重要贡献，所列代表性论文7, 8的合作者。第五完成人：王辉，本项目的主要参与人，对本项目创新点有重要贡献，所列代表性论文8的合作者。第六完成人：何俊阳，本项目的主要参与人，对本项目创新点有重要贡献，所列代表性论文8的第一作者。第七完成人：左婷婷，本项目的主要参与人，对本项目创新点有重要贡献，所列代表性论文1,9的合作者。第八完成人
6、：惠希东，本项目的主要参与人，对本项目创新点有重要贡献，所列代表性论文10 的通讯作者。代表性论文目录序号 文 献 出 处1.标题: Microstructures and properties of high-entropy alloys作者: Zhang, Y (Zhang, Yong); Zuo, TT (Zuo, Ting Ting); Tang, Z (Tang, Zhi); Gao, MC (Gao, Michael C.); Dahmen, KA (Dahmen, Karin A.); Liaw, PK (Liaw, Peter K.); Lu, ZP (Lu, Zhao Pin
7、g)来源出版物 : PROGRESS IN MATERIALS SCIENCE 卷: 61 页: 1-93 DOI: 10.1016/j.pmatsci.2013.10.001 出版年: APR 2014 2.标题: Solid-solution phase formation rules for multi-component alloys作者: Zhang, Y (Zhang, Yong); Zhou, YJ (Zhou, Yun Jun); Lin, JP (Lin, Jun Pin); Chen, GL (Chen, Guo Liang); Liaw, PK (Liaw, Peter
8、K.)来源出版物: ADVANCED ENGINEERING MATERIALS 卷: 10 期: 6 页: 534-538 DOI: 10.1002/adem.200700240 出版年: JUN 2008 3.标题: Solid solution alloys of AlCoCrFeNiTix with excellent room-temperature mechanical properties 作者: Zhou, YJ (Zhou, Y. J.); Zhang, Y (Zhang, Y.); Wang, YL (Wang, Y. L.); Chen, GL (Chen, G. L.)
9、来源出版物: APPLIED PHYSICS LETTERS 卷: 90 期: 18 文献号: 181904 DOI: 10.1063/1.2734517 出版年: APR 30 20074.标题: Prediction of high-entropy stabilized solid-solution in multi-component alloys作者: Yang, X (Yang, X.); Zhang, Y (Zhang, Y.)来源出版物: MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS 卷: 132 期: 2-3 页: 233-238 DOI: 10.1016/j
10、.matchemphys.2011.11.021 出版年: FEB 15 2012 5.标题: Novel microstructure and properties of multicomponent CoCrCuFeNiTix alloys作者: Wang, XF (Wang, X. F.); Zhang, Y (Zhang, Y.); Qiao, Y (Qiao, Y.); Chen, GL (Chen, G. L.)来源出版物: INTERMETALLICS 卷: 15 期: 3 页: 357-362 DOI: 10.1016/j.intermet.2006.08.005 出版年: M
11、AR 2007 6.标题: Alloy Design and Properties Optimization of High-Entropy Alloys作者: Zhang, Y (Zhang, Y.); Yang, X (Yang, X.); Liaw, PK (Liaw, P. K.)来源出版物: JOM 卷: 64 期 : 7 页: 830-838 DOI: 10.1007/s11837-012-0366-5 出版年: JUL 2012 7.标题: Grain growth and the Hall-Petch relationship in a high-entropy FeCrNiC
12、oMn alloy作者: Liu, WH (Liu, W. H.); Wu, Y (Wu, Y.); He, JY (He, J. Y.); Nieh, TG (Nieh, T. G.);Lu, ZP (Lu, Z. P.)来源出版物: SCRIPTA MATERIALIA 卷: 68 期: 7 页: 526-529 DOI: 10.1016/j.scriptamat.2012.12.002 出版年: APR 2013 8.标题: Effects of Al addition on structural evolution and tensile properties of the FeCoN
13、iCrMn high-entropy alloy system 作者: He, JY (He, J. Y.); Liu, WH (Liu, W. H.); Wang, H (Wang, H.); Wu, Y (Wu, Y.); Liu, XJ (Liu, X. J.); Nieh, TG (Nieh, T. G.); Lu, ZP (Lu, Z. P.)来源出版物 : ACTA MATERIALIA 卷: 62 页: 105-113 DOI: 10.1016/j.actamat.2013.09.037 出版年: JAN 2014 9. 标题: High-entropy Alloys with
14、High Saturation Magnetization, Electrical Resistivity, and Malleability 作者: Zhang, Y (Zhang, Yong); Zuo, TT (Zuo, TingTing); Cheng, YQ (Cheng, YongQiang); Liaw, PK (Liaw, Peter K.)来源出版物: SCIENTIFIC REPORTS卷: 3 文献号: 1455 DOI: 10.1038/srep01455 出版年: MAR 15 2013 10.标题: A refractory Hf25Nb25Ti25Zr25 hig
15、h-entropy alloy with excellent structural stability and tensile properties 作者: Wu, YD (Wu, Y. D.); Cai, YH (Cai, Y. H.); Wang, T (Wang, T.); Si, JJ (Si, J. J.); Zhu, J (Zhu, J.); Wang, YD (Wang, Y. D.); Hui, XD (Hui, X. D.)来源出版物: MATERIALS LETTERS 卷: 130 页: 277-280 DOI: 10.1016/j.matlet.2014.05.134 出版年: SEP 1 2014
