近期，天目山实验室高性能航空材料与先进制造研究中心赵士腾教授和章程研究员团队（先进合金设计与制备实验室）在超宽温域用难熔高熵合金研究方面取得重要进展，相关成果以“Self-adaptive dislocation morphing ductilizes a refractory high-entropy alloy across an ultrawide temperature spectrum”为标题，发表在国际顶级学术期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》（《美国科学院院刊》，英文简称PNAS）上。该研究成果为我国航空航天重大工程用合金的制备提供新的理论支撑。本文第一作者为北航与天目山实验室联合培养博士生周希晨、朱前勇以及高压科学研究中心董洪亮研究员，北航/天目山实验室赵士腾教授、章程研究员、郭洪波教授以及美国加州大学伯克利分校Robert Ritchie院士为论文共同通讯作者。

从深空探测、商业航天，再到国产大飞机航空发动机、下一代核反应堆，我国对这些高精尖领域做了合理的规划和部署。上述领域所使用的关键零部件，需要在极端环境中稳定而安全地运行，因此，这就对组成相应零部件的关键金属结构材料提出了更高的要求。金属材料通常在低温条件下表现出脆性，而在高温条件下会迅速软化，这源于宽温域条件下强化机制的非适应性和矛盾。因此，我们思考能否在金属材料中找到温度驱动的自适应形变机制来保证在“低温-高温”的高强高韧性。

基于前期的探索，本团队在自主研发的Nb40Ta25Ti15Hf15Zr5(at.%)难熔高熵合金中，揭示了一种温度驱动的自适应位错形变机制。该独特的机制使得研发的难熔高熵合金在4K(-269°C)的极低温至1673K(1400°C)的超高温范围内，保持优异的高强高韧性，并在高温条件下实现了拉伸延伸率达到250%的超塑性，突破了超宽温域“强度-塑性”无法协同的困境。本研究通过多种表征手段证明，该合金在4-1673K的超宽温域内保持体心立方单相，未发现相变，表明其独特的力学性能源于本征的形变机制。

   研究表明，在低温下，主要通过形变孪晶和扭结带来抑制“韧-脆”转变；在室温下，刃型位错和螺型位错在不同变形量下的顺序激发，维持了较高的加工硬化能力；在高温条件下，通过位错自发的“割阶、交割与网络”，利用位错网络形成的特殊亚晶界，驱动动态再结晶，获得了高温超塑性。

   本团队在自主研发的NbTaTi基难熔高熵合金中，发现了一种独特的自适应位错形变机制。该机制可以随着温度的变化而自动调整。利用这种机制，研究者一举突破了传统金属材料“低温脆”和“高温软”的矛盾，为我国面向空天推进、深空探索和核聚变新能源等重大工程提供宽温域高性能材料方面的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2529140123