近日，固体力学领域国际知名期刊《International Journal of Plasticity》在线发表了西北工业大学航空学院/极端力学研究院李建国副教授有关极端载荷下面心立方结构高熵合金动态力学行为及微观变形机理的最新研究进展，论文题目为“Abnormal hardening and amorphization in an FCC high entropy alloy under extreme uniaxial tension”（Inter. J. Plast. 2022, Vol. 159, 103463, https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2022.103463）。

先进材料一直是科学领域探索的前沿，随着工程使役条件的愈加严苛化，对材料的性能要求越来越高，传统金属的性能设计已渐趋发展瓶颈，特别是在一些极端载荷或者环境下，例如，冲击载荷下韧性金属的突发性失稳破坏，低温环境韧脆转变等，这些都会对结构安全造成威胁，因此，高强韧金属结构材料的研发及其力学行为的认识显得十分重要。本世纪初，新提出的多主元高熵合金设计理念为高性能金属材料的设计提供了新思路，因其自身独特的原子结构特征易造成多重效应的耦合作用，使得该类材料表现出高强度、高韧性以及良好的塑性变形能力等优异性能，引起了国内外众多学者的广泛关注。但此前的研究多集中在常规载荷作用下其力学行为演化的研究，对其优异力学性能的解释依然围绕传统塑性变形机制进行阐述，如位错滑移向形变孪晶主导塑性的转变以及不同滑移形式的耦合作用等。也有学者在高应变率限制剪切实验中发现了多主元合金中非晶化转变调节塑性变形的机理，并结合微观表征及理论计算解释了孪晶或层错间相互交割诱导非晶化转变的现象（ZHAO et al., 2021, Science Advances, 7(5): eabb3108），但尚未建立起微观机理与力学行为之间的对应关系。

针对目前有关新型高熵合金极端载荷作用下力学行为演化及微观变形机理认识不足的问题，团队成员系统地研究了宽应变率、宽温度范围内单轴应力状态不同载荷条件下高熵合金力学行为演化与微观变形机理之间的对应关系，清楚地解释了极端载荷条件下新型高熵合金表现出更高强度和更好塑性的微观原因。值得注意的是，在高应变率低温耦合条件下，分阶段表征了随着应力水平的变化，由传统塑性变形机理（I阶段：位错滑移; II阶段:形变孪晶）向退孪生诱导局部变形带、纳米尺度FCC→BCC相变以及相继发生的固态非晶化转变等新机理（III阶段）的转化过程，结合原子尺度的大规模分子动力学模拟分析，揭示了纳米尺度相变的临界应力条件及转变路径，发现了一种位错累积导致晶格畸变进而形成非晶化条带的转变机制。该工作的完成对于我们深入地认识新型合金材料的动态变形机理起到重要的推动作用，也充分地论证了该类材料在极端使役工况下应用的可行性，相关机理的揭示也能为未来设计综合性能更加优异的金属结构材料提供了理论依据。

该论文的共同第一作者分别为西工大航空学院博士研究生蒋坤和清华大学航院博士张倩，通讯作者为李建国副教授。论文的第一发表单位为西北工业大学。该研究得到了国家自然科学基金委项目资助。（作者：李建国，审核：索涛）