近日，中国矿业大学、中国科学院宁波材料所等机构联合组成的研究团队，在高熵合金（HEAs）微尺度力学行为研究领域取得重要突破。由课题组马严博士作为第一作者完成的论文《软磁高熵合金纤维的应变速率敏感性变形行为研究》发表于《Intermetallics》。深入探究了微米尺度高熵合金纤维在不同拉伸应变率下的变形机制与性能响应，揭示了显著的应变率敏感性及其物理根源，为相关工程应用提供了关键理论基础和预测框架。
随着先进发动机、高效电机及高度集成化微电子器件的飞速发展，对其核心结构材料在极端工况（如高速冲击、高频振动）下的力学性能要求日益严苛，材料在快速变形条件下的响应与失效机制成为制约器件性能和可靠性的关键瓶颈。高熵合金因其优异的力学性能被视为极具潜力的候选材料。然而，当前研究主要集中于宏观块体材料，对微米尺度下高熵合金的应变率敏感性及变形行为认知严重不足。
针对这一挑战，研究团队创新性地制备了具有单相粗晶结构的Fe34Co29Ni29Al3Ta3Si2高熵合金纤维，系统研究了其在 宽范围拉伸应变率（1 × 10-3 s-1 至 5 × 10-1 s-1）下的力学性能与微观结构演变。实验结果揭示了显著的应变率强化效应：随着应变率提高，合金纤维的拉伸强度提升了25%，同时延伸率也增加了18%。团队通过深入的微结构表征发现，这种优异的性能源于变形机制的动态转变：在低应变率下，变形主要由堆垛层错、纳米晶粒形成以及Lomer-Cottrell (L-C)位错锁主导；而在高应变率下，则转变为位错滑移主导的塑性变形。这种转变的驱动力源于该合金较低的堆垛层错能（约26.15 mJ/m²）。
研究团队成功地将微观结构表征结果与Nemat-Nasser Li (NNL) 物理本构模型相结合，不仅精确量化了材料的应变率敏感性参数（m值从0.005升至0.03）和变形激活体积，更从理论层面验证了高应变率下位错滑移机制的主导地位。这些发现成功填补了微尺度高熵合金变形行为的知识空白。
该研究得到了国家自然科学基金、宁波市重点研发计划等多项课题的资助。研究成果不仅为深入理解高熵合金的应变率敏感性和微观变形机制提供了关键科学依据，建立了一个有效的预测框架，更为未来设计应用于微型发动机部件、高效电机转子和抗冲击微电子器件的高性能高熵合金材料提供了直接的理论指导和技术支撑，具有重要的科学意义和广阔的应用前景。
图1. 不同应变率下高熵合金纤维变形机制差异的示意图。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.intermet.2025.108908
