采用溶胶-凝胶法合成的无铅BNT材料进行多步烧结处理，以提高弛豫铁电态的温度稳定性和储能性能

《Journal of Alloys and Compounds》：Multi-Step Sintering Process on Sol-gel Synthetized Lead-free BNT for Enhanced Temperature Stability of Relaxor Ferroelectric State and Energy Storage Properties

本研究通过引入钨元素，在Fe30-xNi25Co20W3Al10高熵合金中形成FCC+B2+μ三相协同强化体系，实现抗拉强度1311 MPa、断后伸长率11%的优异综合力学性能，并揭示了多尺度析出相与基体界面间的协同强化机制。

　　这项研究聚焦于一种新型的高熵合金（High Entropy Alloys, HEAs）设计策略，旨在通过引入钨元素，实现强度与延展性的协同提升。高熵合金因其独特的多主元组成和复杂的元素相互作用，近年来成为结构材料领域的重要研究对象。传统合金设计通常以单一主元为基础，再通过添加其他元素来增强性能，但这种方法在面对高熵合金时显得局限。高熵合金的多主元结构赋予其广泛的成分可调性，同时也带来了强度与延展性之间的传统权衡问题。因此，如何在不牺牲延展性的前提下提升合金强度，成为当前高熵合金研究的关键方向之一。

在高熵合金中，第二相析出被认为是增强材料性能的有效机制之一。第二相可以通过阻碍位错滑移来提高强度，但同时也可能引入脆性相，从而影响整体性能。例如，拓扑密堆积（Topologically Close-Packed, TCP）相，如σ和μ相，通常具有极高的硬度，但其存在可能导致材料在高温或极端环境下的脆性增加。因此，如何在高熵合金中合理调控第二相的形成与分布，成为实现性能优化的重要课题。

研究团队通过引入钨元素，成功构建了一个包含面心立方（Face-Centered Cubic, FCC）、有序B2相以及TCP μ相的三相协同强化体系。这一策略与传统的合金设计不同，其核心在于通过精确控制钨含量，诱导形成多尺度的有序B2相和拓扑密堆积μ相。这种多相结构不仅能够提升合金的强度，同时也能通过与高延展性FCC基体的协同作用，实现良好的延展性。研究发现，当钨含量为2%和3%时，μ相在B2/FCC界面处形成，而B2相则呈现出从细小到较大的尺度变化。这种结构的形成与分布对材料的力学性能产生了显著影响。

通过显微结构分析，研究团队观察到不同钨含量的合金呈现出不同的第二相形态。在不含钨的合金中，FCC基体中分布着大量细小的B2相，而在含钨的合金中，B2相的尺寸明显增大，同时μ相的析出也变得更加显著。这些第二相的形成不仅影响了材料的微观结构，还对力学性能产生了深远的影响。例如，随着钨含量的增加，合金的强度显著提升，而延展性则保持在一个相对较高的水平。这表明，多尺度的第二相析出能够在不牺牲延展性的前提下有效提升合金的强度。

进一步的变形机制分析表明，这种三相协同强化体系在塑性变形过程中能够实现多尺度的应变分区。FCC基体作为主要的塑性变形载体，其内部的位错运动和滑移行为在不同阶段表现出不同的特征。而B2相和μ相则通过阻碍位错运动、增强晶界强化等方式，对整体力学性能产生积极影响。这种多相结构不仅能够协调多种强化机制，还能够在不同的应变条件下实现性能的优化。

研究团队还通过热力学计算（CALPHAD方法）指导合金设计，明确了钨含量对第二相析出行为的影响。计算结果表明，在特定的温度和钨含量条件下，FCC基体中可以稳定地形成B2和μ相。通过合理的热处理工艺，如退火和淬火，可以进一步调控这些第二相的形成与分布，从而优化合金的力学性能。这一过程不仅需要精确的成分控制，还需要对热处理参数进行细致调整，以确保材料在不同阶段的性能表现。

此外，研究还指出，高熵合金的快速凝固特性使其能够形成非平衡相，从而提升强度并保持良好的延展性。然而，快速凝固过程中产生的高热梯度也可能导致残余应力和微区偏析。因此，后续的等温压（Hot Isostatic Pressing, HIP）和定向热处理对于消除缺陷、控制第二相的形态与分布至关重要。这些处理手段能够有效协调多种强化机制，从而克服传统合金设计中强度与延展性之间的权衡问题。

研究团队通过系统分析，揭示了这种三相协同强化体系在塑性变形过程中的行为特征。在W2和W3合金中，第二相的形成不仅改变了材料的微观结构，还对位错运动和滑移行为产生了显著影响。这种影响使得材料在塑性变形过程中能够实现多尺度的应变分区，从而提高整体的力学性能。同时，研究还发现，这种结构在室温下的拉伸强度达到了1.7 GPa，而延展性仍保持在11%左右，显示出优异的强度-延展性组合。

综上所述，这项研究为高熵合金的设计与加工优化提供了新的思路。通过引入钨元素，构建了包含FCC基体、有序B2相和拓扑密堆积μ相的三相协同强化体系，不仅提升了合金的强度，还通过与高延展性FCC基体的协同作用，保持了良好的延展性。这种多相结构的形成与调控需要精确的成分设计和热处理工艺，为未来高熵合金在极端环境下的应用提供了理论支持和实践指导。