应用于极端服役条件的超弹、抗极温高熵合金

艾林瓦（Elinvar）效应是指材料的弹性模量在温度变化时保持稳定。开发具有高强度、高弹性极限的艾林瓦合金具有重要的工业应用价值，可以应用于驱动器、医疗器械或其他精密器件等。对于一般块状晶体合金而言，由于位错容易滑移，弹性极限通常小于1%。虽然形状记忆合金的弹性极限可达数个百分比，然而这来源于伪弹性并伴随大量能量耗散。

近年来，“高熵”合金等复杂成分合金因其优良的性能成为研究热点。

基于以上研究背景，香港城市大学杨勇教授团队报道了一种高熵合金，因其具有一般合金中很难看到的高原子尺寸错配度，从而表现出室温下超高弹性极限（～2%）与超低内耗（＜2×10-4）。更有趣的是，这种高熵合金表现出不寻常的艾林瓦效应。其弹性模量在室温到约1000K仍保持不变，甚至微微升高，而没有发生任何相变。这种行为是迄今为止报道的合金所无法比拟的，也许可以应用于未来人类的太空探测中。

杨勇教授课题组与多方合作，通过熔炼-铜模铸造和定向凝固等方法设计并制备了成分为Co25Ni25(HfTiZr)50（原子比）的复杂成分合金。

根据分子动力学模拟结 果，Co25Ni25(HfTiZr)50的艾林瓦效应来自于一种新的非相变机制：即热膨胀和结构无序性下降效应的相互抵消。该成果以题为A highly distorted ultraelastic chemically complex Elinvar alloy发表在Nature上。

左图为单晶Co25Ni25(HfTiZr)50合金的结构表征。