亚共晶CoCrFeNiNb0.45高熵合金的凝固组织与力学性能：共晶取向关系及多尺度强化机制

本文系统研究了亚共晶CoCrFeNiNb0.45高熵合金（HEA）的凝固路径与力学性能，揭示了其独特的枝晶-共晶（FCC+HCP）双相结构形成机制。通过电磁悬浮熔炼制备大尺寸铸锭，发现该合金因成分复杂性存在三种共晶胞变体，且共晶相呈现平行取向生长特征，最终实现1.8 GPa超高抗压强度与26%断裂应变的优异协同（室温）。研究为开发兼具高强韧性和铸造工艺性的新型共晶高熵合金（EHEA）提供了理论依据。

　　

Highlight

亚共晶CoCrFeNiNb_0.45高熵合金展现出令人瞩目的双相结构：枝晶状初生面心立方（FCC）相与层片状共晶（FCC+密排六方HCP）组织共舞。有趣的是，成分复杂性还催生了微量初生HCP相和三种不同凝固路径形成的共晶胞变体，仿佛一场微观尺度的晶体交响乐。

Microstructural morphology and phase constitution

背散射电子图像（BSE）像一位高明的造影师，清晰勾勒出Nb富集相（亮白色）与Nb贫化相（暗黑色）的奇妙对比。这种两相芭蕾不仅包含初生相，更孕育出共晶细胞群——它们通过不同"生长剧本"演绎出多样化的微观场景。

Conclusions

1. 1.

   该合金是典型的亚共晶体系，其舞台主角为FCC和HCP两相组合。初生FCC相占据C位，而微量HCP相则像特邀嘉宾般点缀其间。

2. 2.

   共晶相间的平行取向关系如同精心设计的双人舞步，赋予合金卓越的结构稳定性。

3. 3.

   力学性能堪称"刚柔并济"：室温下抗压强度突破1.8 GPa大关时，仍能保持26%的优雅应变。应变速率就像一位隐形导演——低速时共晶层片保持完美队形，高速时则上演微观结构的爆破式重组。

4. 4.

   断裂机制揭示HCP金属间化合物相是裂纹萌生的"始作俑者"，而FCC相则承担了最终的断裂谢幕。