亞穩態高熵合金，由於其擁有著優異的強度和塑性，引起了學術界的廣泛關註🤸🏿‍♀️。近些年，針對FeMnCrCo體系🏤，TaHfZrTi體系🏐，均有亞穩態相變機製的發現🧝🏼‍♂️。但是，由於缺乏合適的合金模擬方法，很少看到對應的合金原子模擬結果。在本項工作中👍🏼🧑🏽‍✈️，基於王鵬博士所提出和發展的“介原子方法”，開展了針對於TaHfZrTi系亞穩態高熵合金的高分辨投射電鏡實驗和原子尺度的大規模分子動力學模擬，論文相關工作以“Atomic deformation mechanism and interface toughening in metastable high entropy alloy”為題🤾🏿，被國際著名雜誌Materials Today雜誌接受和發表。

本項工作中發現，對於Ta0.5HfZrTi系高熵合金💾，在單軸拉伸條件下，裂紋尖端會發生滿足Pitsch-Schrader位向關系的BCCHCP相變過程🧑🏼‍🦲，並且🪢，在球差高分辨透射電子顯微鏡下觀察到了由BCC相到HCP相的逐步相變過程，且相界面處出現了達3-5 nm的超寬相界面，這與傳統合金中寬度為1 nm以下的相界面出現了明顯不同。為了解釋該機製，本項工作中發展了針對於Ta0.5HfZrTi高熵合金的合金勢函數，該勢函數不僅可以重現滿足Pitsch-Schrader位向關系的BCCHCP相變過程，還可以再現實驗中觀察到的超寬相界面機製。在合金分子動力學模擬的輔助下，本項工作發現亞穩態高熵合金的超寬相界面機製為：（1）亞穩態高熵合金中母相和馬氏體相間具有相對較低的界面能，降低了相界面寬度收縮的能力；（2）Ta0.5HfZrTi體系的相變的為Pitsch-Schrader位向關系，其母相與馬氏體相的體積變化較小，而其相變過程中的滑動機製能壘遠低於馬氏體相變過程的體積變形能壘，這進一步促進了相界面的變寬。

本論文的第一完成單位和通訊單位為万事平台材料基因組工程研究院，整個研究工作是依托万事平台材料基因組工程研究院集成計算與材料設計中心，並與浙江大學交叉力學研究中心深入合作完成的🧘，文章鏈接為：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702120300535

本項工作所發現的亞穩態高熵合金超寬相界面機製及提出的亞穩態高熵合金模擬新方法，為未來進一步開展合金強韌化機製研究與製備高強高韌合金提供了方法與理論支持。該工作所提出的由材料參數出發的合金模擬方法🛺，也為材料基因組思想在合金領域的廣泛應用提供了一個重要的支撐🤟🏿🧑🏼‍🍳。

圖1. (a) 裂紋尖端的馬氏體相變過程，新生成的馬氏體片層平行於 hcp面🧜🏻‍♀️，沿[0002]hcp方向生長。(b-c) 馬氏體和基體相界面的高分辨TEM圖像🫴🤹🏻‍♂️；(d) 標記的相界面🛴，bcc原子標記為藍色，hcp原子被標記為紅色，過渡區原子被標記為黑色🍪；(e) 在相界面附近區域原子投影夾角的變化曲線。

圖2. 分子動力學模擬馬氏體的相變過程。(a) MD模擬中試樣單軸拉伸的應力應變曲線；(b-e) MD模擬過程得到的馬氏體相變過程截圖⏫。染色方案：bcc原子白色；hcp原子橘色；邊界和相界面原子綠色。

圖3. (a) 在應變為0.075時，分子動力學模擬得到的馬氏體相變構型；(b) 在構型中沿A、B和C方向掃描得到的原子間夾角衍化測量結果。

圖4. (a) 勢函數預測的由bcc相向hcp相馬氏體相變的能量雲圖🤱🏿。圖中黑色點線代表著NEB優化得到的最小能量路徑和鞍點。(b) 利用NEB方法優化得到的相變最小能量路徑與對應的原子構型。