基于电阻温度系数(TCR)无损预测WTaVTiCr难熔高熵合金体系屈服强度的创新方法

本研究针对难熔高熵合金(RHEAs)强度评估需破坏性测试的瓶颈问题，通过系统研究WTaVTiCr系列合金的电阻温度系数(TCR)与屈服强度(σy)的关联性，首次建立1/TCR与σy的线性预测模型。该非破坏性方法为RHEAs的力学性能评估提供了高效解决方案，对结构材料开发具有重要指导意义。

　　

在材料科学领域，难熔高熵合金(RHEAs)因其卓越的高温强度和抗辐照性能成为新一代结构材料的候选者。然而，传统力学性能测试需要破坏样品，这给材料开发和工程应用带来巨大成本。更棘手的是，RHEAs中多元主元相互作用导致的复杂晶格畸变，使得基于理论参数的强度预测模型往往失效。如何建立快速、准确且非破坏性的强度评估方法，成为制约RHEAs研发的关键瓶颈。

针对这一挑战，韩国科学技术研究院的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表创新性研究。他们选择具有显著固溶强化效应的WTaVTiCr系列RHEAs为模型体系，通过精确控制晶粒尺寸等变量，系统探究了电阻温度系数(TCR)与屈服强度的内在关联。研究采用电弧熔炼制备合金锭，通过电阻率温度依赖性测试获取TCR值，结合力学性能测试建立预测模型。

在"合金设计"部分，研究团队基于W的BCC结构稳定性，逐步添加Ta、V、Ti、Cr等元素构建从一元到五元的合金系列。这些元素间巨大的原子半径差(δ达5倍于传统FCC高熵合金)和剪切模量差异(ΔG达3倍)，为研究极端晶格畸变条件下的性能预测提供了理想平台。

"结论"部分揭示了三大发现：首先，实验证实RHEAs的强度主要来源于固溶强化，其效果是传统FCC高熵合金的2-3倍；其次，首次发现1/TCR与σ_y存在线性关系，这源于晶格畸变同时影响电子散射(决定TCR)和位错运动(决定强度)；最后，建立的TCR-强度预测模型无需破坏样品，测试效率提升显著。

该研究的创新性体现在将电学参数与力学性能建立定量关联，突破了传统材料表征的局限。特别值得注意的是，相比需要复杂设备的数据驱动方法，TCR测量仅需常规电学测试装置，大大降低了技术门槛。研究不仅为RHEAs的快速筛选提供了实用工具，其揭示的"晶格畸变-电子传输-力学响应"协同机制，对多元合金设计理论的发展也具有重要启示。

韩国国家研究基金会支持的这项研究，通过跨尺度关联电学与力学行为，开创了材料性能评估的新范式。正如作者指出，这种方法可扩展至其他合金体系，为材料基因组计划提供了新的表征维度。未来结合人工智能技术，有望实现更高效的合金设计与性能预测，加速新型结构材料的开发进程。