中熵合金

如今，科学家和工程师正致力于设计可抵抗极端环境的合金，以用于核聚变反应堆、高超音速飞行和高温喷气发动机等应用。为了应对这些极端环境，研究人员正在尝试将多种金属按相同比例混合，形成复杂组合，即中高熵合金。这些合金旨在实现强度、韧性、耐腐蚀等设计目标，尤其是抵抗当金属与大气中的氧气发生反应时（即氧化）的腐蚀。

传统的金属材料往往难以兼顾高强度与高韧性，特别是在极端温度条件下，其性能往往会大幅衰减。然而，科学研究的魅力就在于不断突破既有认知的边界。近日一项最新研究不仅揭示了一种合金奇迹，更在理论与实践层面挑战了长期以来对材料性能极限的认知。它不仅仅是一项科学发现，更是对材料工程学未来的深刻启示，预示着新型高性能材料时代的到来。

美国加州大学洛杉矶分校的研究人员使用先进的成像技术，首次绘制了中熵和高熵合金中单个原子的三维图像。这项研究成果于2023年12月20日发表在《自然》杂志上。

现代工业对极端低温环境服役的高性能结构材料的需求日益迫切（如外太空飞行器、低温恒温器、液氮/氧/氦运输存储等领域），而绝大多数传统金属/合金呈现出温度降低、强度升高但塑韧性下降的现象。近年来，多组元（中/高熵）合金的出现开创了合金材料设计的新理念，并具有突破传统材料诸多性能极限的潜能，使其在极端环境中应用极具前景。

近年来，物理冶金研究的新热点聚焦在“高熵(或中熵)合金”(high-entropy alloys and medium-entropy alloys,以下简称HEA)。涌现出的新科学问题之一，是HEA与化学无序的传统合金的结构不同：HEA是由等原子比或近等原子比的多种主合金元素组成的固溶体，不同或相同原子彼此必然频繁相遇。