调控短程有序实现高熵合金纳米线卓越力学性能的机制研究

（编辑推荐）本研究通过蒙特卡洛(MC)和分子动力学(MD)模拟，揭示了调控短程有序(SRO)可突破高熵合金(HEA)纳米线强度-塑性权衡的机制。FeCoNiCuPd12纳米线通过交替发射不全位错形成V形孪晶和锯齿状孪晶，实现~1.45 GPa超高强度和~40.5%均匀延伸率，为设计高性能金属材料提供新范式。

　　

亮点

通过调控短程有序(SRO)实现高熵合金(HEA)纳米线强度(~1.45 GPa)与延展性(~40.5%)的协同提升，突破传统金属材料的性能极限。

模拟模型与方法

采用大规模原子/分子并行模拟器(LAMMPS)结合嵌入原子法(EAM)势函数，对FeCoNiCuPd₁₂面心立方(FCC)结构高熵合金进行蒙特卡洛(MC)和分子动力学(MD)模拟。该势函数能精确描述HEAs力学特性，其中Pd原子占比显著提升以增强SRO效应。

结果与讨论

应力-应变曲线揭示四阶段变形特征：弹性段'ab'、屈服段'bc'、应变硬化段'cd'和颈缩段'de'。当SRO度介于-0.2至-0.35时，纳米线通过两种独特变形机制实现性能突破：1）在交叉{111}晶面交替发射不全位错形成V形孪晶；2）不同伯氏矢量的不全位错分离产生锯齿状孪晶。这种"孪晶变形(TWIP)"机制有效缓解应力集中。

结论

SRO调控是优化HEA纳米线力学性能的关键：适度SRO度(-0.2~-0.35)下，V形孪晶与锯齿状孪晶协同作用，使材料同时具备超高强度和超大均匀延伸率，为开发新一代纳米器件用金属材料提供理论指导。