等温凝固策略实现高熵合金多晶态与形貌可控合成

本研究突破传统快速冷却凝固的技术局限，开发了以镓为牺牲剂和混合介质的等温凝固新方法，在25-80°C低温区间通过液-液界面反应实现高熵合金(HEAs)的可控合成，成功制备出具有单晶/介晶/多晶/非晶等多重晶态和零维/二维/三维形貌的Ga-free或含Ga高熵合金，通过原位液相TEM揭示了 fluctuating nucleation dynamics 的凝固机制，为高熵合金合成提供了全新范式。

　　

通过等温凝固策略实现高熵合金(High-Entropy Alloys, HEAs)的合成，突破了传统快速冷却凝固(rapid cooling solidification)对合金晶态、结构和形貌调控的限制。研究采用镓(Gallium, Ga)基液态金属作为牺牲试剂和混合介质，在低温条件(25°C至80°C)下通过液-液界面反应快速改变金属合金组成。外来金属离子在界面处被还原并迅速融入液态金属，最终形成具有不同晶态（单晶single crystal、介晶mesocrystal、多晶polycrystal和非晶amorphous）、形貌（零维、二维和三维）和组成的高熵合金。镓可被完全消耗形成无镓高熵合金，亦可作为合金元素保留。通过原位液相透射电镜(in situ liquid phase TEM)技术和理论分析揭示了等温凝固机制，直接观察到液态金属元素的增强混合过程以及具有波动成核动力学(fluctuating nucleation dynamics)的凝固过程。该策略通过动力学捕获高熵态的全新路径，为高熵合金合成提供了强有力的方法学支撑。