【摘要】 该研究找到了一种最佳的bcc级UHEA （UTiNbTaFeMo），它在所有候选材料中具有最高的硬度和屈服强度，同时保持了良好的延展性。

对减少对多主元素合金空间的探索是设计高性能U基高熵合金的关键挑战。在这里，可以有效地获得多主元素的最佳组合，因为所提出的合金策略和筛选标准可以大大减少合金的空间，从而加快合金的设计，而不是通过反复试验的方法进行大量随机组合。

 

因此，Xu等人[1]找到了从典型的二进制（UTi和UNb）到三元（UTiNb），四元（UTiNbTa）和五元（UTiNbTaFe）设计UHEA的捷径。

 

最后，该研究找到了一种最佳的bcc级UHEA （UTiNbTaFeMo），它在所有候选材料中具有最高的硬度和屈服强度，同时保持了良好的延展性。如图1，提出了一种多主元素合金设计策略和筛选标准，以大大减少合金空间，从而加速合金设计。在图2中，显示了四种选定的等原子bcc UHEAs的温度依赖杨氏模量和屈服强度。

 

图1 筛选高性能UHEAs

 

图2 四种选定的等原子bcc UHEAs的温度依赖杨氏模量和屈服强度

 

首先，通过将14种代表性合金元素分别掺杂到典型的UTi和UNb二元中来选择最佳的UTiNb主体合金。最好的UTiNb是从我们的26个三元中选出的，而不是通过试错法诱导的91个三元。

 

接下来，在合金化UTiNb上优化最佳UTiNbTa。然后，掺杂UTiNbTa获得最佳UTiNbTaFe。最后成功地从4个参议员而不是2002个参议员那里接近了目标UTiNbTaFeMo。

 

所设计的UTiNbTaFeMoUHEA具有更轻的重量、最高的硬度和最高的强度，同时在所有候选材料中保持良好的延展性。UTiNbTaFeMo具有优异的强度-延展性组合，在克服传统的强度-延展性权衡方面显示出巨大的潜力。随着多主元素数量的增加，力学性能大大提高，表明所采用的合金化策略的可行性和有效性。多主元素的增加与VEC的增加有关。

 

另外，机械性能也显示出与VEC的强相关性，并且随着VEC的增加而显着改善，与其他各种bccHEA的测量结果一致。这项工作开发了一种通用的通用方法，通过大大减少合金成分的空间来快速设计先进的UHEA。

 

为了选择最佳的种子合金和合适的掺杂剂，筛选标准包括各向异性小、高比模量、高动态稳定性和高延展性。与经验强度-硬度关系的高估相比，采用考虑体积失配和温度对屈服强度影响的无参数理论可以实现改进的强度预测。

 

这一发现表明，更大的体积不匹配对应于更高的屈服强度，与现有的测量一致。

 

此外，随着多主元素数量的增加，候选材料的动态稳定性和力学性能得到了显著提高，表明所采用的合金化策略的可行性和有效性。多主元素的增加对应着价电子浓度的增加。

 

另外，随着VEC的增加，机械性能显著改善，这与其他各种bccHEAs的测量结果一致。这项工作大大减少了合金成分的空间，可以加快先进UHEA的研究和开发。

 

[1]. Xu,X.;Zhang,H.;Ding,X.;Sun,J.,RapiddesignandscreenhighstrengthU-basedhigh-entropyalloysfromfirst-principlescalculations.JournalofMaterialsScience&Technology2024,179,174-186.

 

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