【新材料大会精彩回顾】2021有色金属新材料大会——高熵合金与非晶合金分会

2021有色金属新材料大会-高熵合金与非晶合金分会于2021年7月31日下午在广西南宁沃顿国际大酒店3楼东京厅顺利举行。来自黑龙江、北京、天津、陕西、湖南、浙江、上海、广东等国内知名学府及科研机构的专家学者应邀参加会议，包括12位特邀专家在内的21名科研学者围绕高熵合金与非晶合金等相关的一系列前沿科学问题开展了精彩的报告，并进行了深入的探讨与交流。本次会议采用线上线下同时进行的方式，共有43人注册现场会议，20余人线上参与。

首先，由分会主席—来自北京科技大学新金属材料国家重点实验室的吴渊教授致分会开幕词，对各位参会嘉宾和会务人员表达了诚挚的欢迎与感谢。随后上海大学的钟云波教授作了题为“Hierarchical crack buffering triples ductility in eutectic herringbone high-entropy alloys”的报告：从结构设计的角度出发，通过定向凝固技术制备出了具有鱼骨状结构的共晶高熵合金，在不牺牲强度的同时成功地调和了材料的裂纹容限和高延伸率，为开发高塑性共晶高熵合金提供了新思路。接着，来自大连理工大学的卢一平教授团队代表作了题为“一类有希望的合金：共晶高熵合金”的报告：该团队将共晶合金概念引入高熵合金的设计，提出并建立了共晶高熵合金设计理念和物理模型，从合金源头上解决了高熵合金铸造流动性差以及成分偏析严重的瓶颈难题。开创了共晶高熵合金这样一个高熵合金的亚类分支研究领域。然后，北京理工大学的熊志平副教授以及太原理工大学的晋玺讲师就共晶高熵合金的成分设计和强塑性调控作了题为“Co-Cr-Fe-Ni-Hf系共晶高熵合金成分设计和形貌调控”和“共晶高熵合金的伪二元设计方法”的报告。

来自哈尔滨工程大学的张中武教授作了题为“纳米相强化高熵合金”的报告：重点介绍了几种纳米相强化高熵合金及强化机制，并对纳米相强化高熵的设计策略及发展方向进行讨论，为设计和制备具有优异综合性能的高熵合金提供思路。接着，太原理工大学的乔珺威教授作了题为“高性能低成本Fe-Mn-Ni-Cr高熵合金体系的开发”的报告：为了开发高性能低成本高熵合金体系，设计出了Fe-Mn-Ni-Cr系高熵合金，以单相面心立方结构为主，协同固溶强化、细晶强化和析出强化等多种强化机制，实现跨温域的优异力学性能。合金在低温77K下实现强塑性同时提升。合金表现越低温越强韧，越高速越强韧的独特性能，具有低温应用潜能，为高熵合金发展延伸新的方向。随后，国防科技大学的唐宇副教授作了题为“难熔高熵合金的强韧化研究”的报告：从难熔高熵合金的结构和性能特性入手，分析难熔高熵合金的潜在应用，通过加入微量掺杂元素和进行热处理，调控合金晶粒尺寸和晶格畸变、引入共格/半共格析出相，实现了难熔高熵合金强度和塑韧性的同时提升。此外，来自华南理工大学的付志强教授、上海科技大学的冯继成研究员以及南方科技大学的逯文君副研究员等就高熵合金领域相关的合金材料制备、性能调控和结构表征作了报告。

8月1日上午，首先由来自中南大学的李志明教授作了题为“新型多组分高熵合金强韧化新机制”的报告：围绕高熵合金强韧化，介绍了研究团队近期在高熵合金强韧化方面开拓的一些新思路，包括超高强韧“晶体-非晶”复合高熵合金和多重间隙高熵合金的开发，以及在新型高熵合金中引入纳米双析机制的思路等。接着，西安交通大学的李苏植教授作了题为“BCC高熵合金中速率控制的位错运动机制”的报告：利用原子模拟技术，针对体心立方结构高熵合金体系，揭示出刃型和螺型位错不同于传统BCC金属的特殊动力学行为：BCC高熵合金中刃型和螺型位错的运动由特殊的激活行为主导，且两种位错运动需要克服相近的局部势垒，表现出相似的动力学特征，这与传统BCC金属存在显著差异。随后，华中科技大学的刘鑫旺教授作了题为“多主元合金CET转变和晶粒细化的溶质设计与作用”的报告：着眼于多主元合金柱状晶-等轴晶转变和晶粒细化，包括主元、合金化元素和溶质间交互作用。以CrCoNi合金为研究对象。基于溶质作用机理，筛选了多种合金化元素并验证了其细晶效果，进一步研究了溶质交互作用细化晶粒的作用，发现溶质间交互作用可抑制扩散并促进成分过冷，从而细化晶粒。此外，来自浙江大学的尹冰轮研究员和江西省科学院应用物理研究所的胡强教授分别作了题为“高熵合金屈服强度的理论预测及短程有序强化”和“Mo对难熔高熵合金高温强度的作用：统计分析、理论解释、实验验证”的报告。

来自北京科技大学的吴渊教授作了题为“基于局域密排结构的非晶合金强韧化”的报告：针对非晶合金的韧塑性，通过非金属元素掺杂，借助非金属元素较小的原子尺寸及其与合金成分大的负混合热来提高合金的力学性能。在Ti、Zr和Cu基非晶合金体系中引入氧、氮、碳和硼等原子促生这些非金属原子周围形成密集排列基元，由此产生的结构不均匀性导致强度提高，并使这些溶质的原子邻域在临界应力增加时更容易发生塑性变形，这些区域的存在有效地缓解了应力集中，使塑性流动均匀化。相关研究促进了对非晶态固体结构-性质关系的原子尺度起源的理解，同时在不牺牲强度的情况下，为实现非晶合金的韧塑化提供了一种新的策略。随后，天津大学的王祖敏教授作了题为“锆基非晶合金的氧化过程与氧化机理”的报告：针对锆基非晶合金的氧化规律、服役性能优化等问题，以Zr-Cu、Zr-Al和Zr-Cu-Al非晶合金为模型合金体系，研究了组元氧亲和力悬殊的、相似的和复杂多元的非晶合金的氧化行为，总结出锆基非晶合金的氧化规律，揭示了无序结构和不同类型组元对非晶合金氧化过程的内在作用机制，对非晶合金表面工程和强耐腐蚀非晶合金研发具有一定的指导作用。接着，西安交通大学的丁俊教授作了题为“非晶态材料的拉压不对称性”的报告：针对非晶态材料的拉压屈服强度的不对称性等问题，利用分子动力学模拟，结合纳米尺度力学实验，对不同的非晶态材料的拉压屈服强度的不对称性进行深入的研究，揭示不同成键类型对拉压不对称的影响，构建通用、统一的理论，为澄清非晶态材料的复杂力学行为提供指导。最后，来自北京科技大学的刘斌斌助理研究员作了题为“金属玻璃亚稳状态演变过程的电阻变化行为”的报告：研究了金属玻璃结构弛豫到晶化过程中的电阻变化行为，并建立了电阻与金属玻璃亚稳状态演变的关联性，并利用金属玻璃负的电阻温度系数，通过选择性氧化实现相分离，获得了近恒电阻的金属玻璃复合材料。

本次分会持续了将近8个小时，各位与会专家学者在线上和线下进行了积极交流和深入探讨，围绕高熵合金与非晶合金的设计与制备、强韧化以及工程应用等面临的重大科学问题开展相关研究工作。一方面从高熵合金与非晶合金的关键结构特征出发，研究合金的变形、相变和韧塑化机理，建立合金结构-性能关联;另一方面针对制备工艺研究开发，根据高熵合金与非晶合金的性能特性，设计合金的制备及热处理工艺。同时，根据需求导向，将合金的性能特性与实际应用相结合，加快推进高熵合金与非晶合金实质化的大规模工程应用尝试。针对高性能高熵合金与非晶合金材料的核心技术，发挥高校、科研院所主力军作用，紧密结合其生产应用的各个关键环节，提高自主创新能力，为高熵合金与非晶合金材料的开发利用奠定充分的理论基础，同时为我国高端装备制造、高新技术产业如核能、高载能武器装备、超高温结构部件、极低温服役装置等重要工业领域提供关键瓶颈材料的选择和支撑。此次会议不仅拓宽了各位学者的学术视野，也突出了高熵合金和非晶合金等无序合金在未来工程领域的潜在价值，同时也为众多科研工作者提供了一个充分交流的平台。