應用于極端服役條件的超彈、抗極溫高熵合金

艾林瓦（Elinvar）效應是指材料的彈性模量在溫度變化時保持穩定。開發具有高強度、高彈性極限的艾林瓦合金具有重要的工業應用價值，可以應用于驅動器、醫療器械或其他精密器件等。對于一般塊狀晶體合金而言，由于位錯容易滑移，彈性極限通常小于1%。雖然形狀記憶合金的彈性極限可達數個百分比，然而這來源于偽彈性并伴隨大量能量耗散。

近年來，“高熵”合金等復雜成分合金因其優良的性能成為研究熱點。

基于以上研究背景，香港城市大學楊勇教授團隊報道了一種高熵合金，因其具有一般合金中很難看到的高原子尺寸錯配度，從而表現出室溫下超高彈性極限（～2%）與超低內耗（＜2×10-4）。更有趣的是，這種高熵合金表現出不尋常的艾林瓦效應。其彈性模量在室溫到約1000K仍保持不變，甚至微微升高，而沒有發生任何相變。這種行為是迄今為止報道的合金所無法比擬的，也許可以應用于未來人類的太空探測中。

楊勇教授課題組與多方合作，通過熔煉-銅模鑄造和定向凝固等方法設計并制備了成分為Co25Ni25(HfTiZr)50（原子比）的復雜成分合金。

根據分子動力學模擬結 果，Co25Ni25(HfTiZr)50的艾林瓦效應來自于一種新的非相變機制：即熱膨脹和結構無序性下降效應的相互抵消。該成果以題為A highly distorted ultraelastic chemically complex Elinvar alloy發表在Nature上。

左圖為單晶Co25Ni25(HfTiZr)50合金的結構表征。