近日，亿万先生MR资料基因组工程钻研院陈帅副教授与新加坡科技钻研院张永伟教授以及香港大学David J. Srolovitz教授（美国工程院院士）等合作，在国际权威期刊《Materials Today》（影响因子24.2，中科院资料科学1区TOP）上颁发了题为“Short-range ordering alters the dislocationnucleation and propagation in refractory high-entropy alloys”（短程有序扭转难熔高熵合金的位错形核和扩大）的钻研论文。陈帅为第一作者，亿万先生MR资料基因组工程钻研院为第一单元。

在先进的航空发起机中，高温合金用量占比高达50%以上，是造作发起机热端部件的关键资料，难熔高熵合金易阐发出高强度、高塑性和耐高温等传统合金鲜有同时具备的优异机能，在航空发起机高温结构资料领域拥有潜在利用远景。近些年，钻研者发现高熵合金并不像最初以为的随机固溶（RSS），往往拥有化学短程有序（SRO），且短程有序可有效地调控合金的力学机能。由于尝试在原子档次分辨解析各元素原子占位的难度较大，从而深刻探索短程有序调控力学机能及其微观变形机理更难。

在本工作中，作者发展了结合第一性道理、分子动力学和蒙特卡洛的多尺度仿照步骤，从第一性道理推算构建MoTaTiWZr难熔合金的组成成分、微观结构和构型能量数据库，并结合分子动力学仿照验证MoTaTiWZr高熵合金的原子间势函数，进而构建BCC双晶模型实现多尺度大规模分子动力学和蒙特卡洛跨功夫和空间尺度仿照，通过分歧弛豫过程来仿照化学短程有序形成与演变，并使用拉伸加载探索合金内部短程有序调控位错动力学机造。

该钻研发现，在化学短程有序形成过程中，难熔高熵合金内部门歧地位原子簇的能量出现差距，凭据能量凹凸可分为高能、中能和低能原子簇。中能/低能原子簇环抱高能原子簇将其不变，但在拉伸加载过程中，晶界处的高能原子簇会优先产生位错，即化学短程有序诱导位错形核。位错形核之后会在晶粒内部扩大，在RSS晶粒内部扩大过程中，螺型位错占主导作用。但在SRO晶粒内部扩大过程中，刃型位错和螺型位错交替起主导作用，分歧于RSS晶粒和传统BCC合金只有螺型位错占主导，跟已报路的难熔中熵和高熵合金尝试了局（Science 2020, 370, 95–101; Sci. Adv. 2020, 6, eaaz4748; Nat. Commun. 2021, 12, 5474）极度吻合，但针对尝试景象尚未给出清澈合理诠释。

作者进一步探索刃型和螺型位错活动过程的能量变动，发此刻RSS晶粒内部，分歧地位的活动势垒是均匀的，跟传统BCC合金类似，螺型位错活动势垒（0.3eV）总是高于刃型位错（0.1eV），从而刃型位错活动速度较快，留下螺型位错占主导。而在SRO晶粒内部，短程有序同时增长刃型（0.5eV）和螺型（0.6eV）位错活动的势垒，且分歧地位的活动势垒长短均匀的。当刃型位错活动到短程有序地位，势垒增长，速度降低，可导致刃型位错主导；而当螺型位错活动到短程有序地位，势垒也将增长，导致速度降低，而占主导作用。即化学短程有序故障位错活动，导致刃型和螺型位错交替起主导作用，很好地诠氏缢难熔中熵和高熵合金已报路的尝试观测。该钻研揭示了化学短程有序在调控难熔高熵合金位错动力学的微观机造，为设计造备优异力学机能的难熔高熵合金提供理论领导。

陈帅副教授2016年博士毕业于清华大学摩擦学国度沉点尝试室，之后在新加坡科技钻研院（A*STAR）工作六年，2023年参与亿万先生MR资料基因组工程钻研院，重要钻研方向为多主元先进合金力学机能及其强化机理。此工作是陈帅在新加坡工作期间，关于高熵合金化学有序形成（Acta Mater. 2021, 206, 116638）及其对力学/热力学机能调控机理（Nat. Commun. 2021, 12, 4953；Acta Mater. 2022, 238, 118201）钻研的一连，陈帅将持续利用多尺度仿照和高通量推算步骤，结合伙料基因组、机械进建和高通量尝试，发展多主元先进合金力学机能及其强化的基础理论和利用钻研。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702123000718