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世界由物质构成，材料就是人们用来制成各种机器、器件、结构等具有某种特性的物质实体。材料是人类一切生产和生活的物质基础，历来是生产力的标志，对材料的认识和利用的能力，决定社会形态和人们的生活质量。新材料则是战略新兴产业发展的基石。

由铬(Cr)、钴(Co)和镍(Ni)制成的金属合金(CrCoNi)是一类被称为高熵合金的金属子集。目前使用的所有合金都含有高比例的一种元素，而添加的其他元素较少，但HEAs是由每种组成元素的等量混合制成的。这些平衡的原子配方似乎赋予了这些材料中的一些在受力时具有极高的强度和延展性的组合，这两者共同构成了所谓的“韧性”。

自从高熵合金首次被开发以来，其始终是一个热门的研究领域，然而直至最近，能够将这些材料在极限测试中推向极限所需的技术才得以实现。近日，美英科学家在近期出版的《科学》杂志上刊发论文称，他们在零下253.15℃附近，研究由铬、钴和镍组成的合金CrCoNi时，测得了迄今最高的坚韧度。这种金属材料不仅具有极强的延展性，同时能够抵抗永久变形，而且随着温度的降低，其强度和延展性会提高。这与现有的大多数材料相反。

在实验过程中，研究人员们将材料冷却到液氮温度(约77开氏度或-196.15℃)，发现其具有惊人的强度和韧性。随后，他们借助中子衍射、电子背散射衍射和透射电子显微镜等技术，在液氦温度附近对其开展测试。他们发现，CrCoNi在液氦温度(约20开氏度，-253.15℃)附近的断裂韧性高达500MPa·m^1/2(兆帕乘以米的平方根)，相较之下，硅、客机上的铝机身、一些最好的钢的韧性分别为1、35、100MPa·m^1/2。在相同温度下对CrMnFeCoNi合金进行的测试表明，其韧性比结构更简单的CrCoNi合金略逊一筹。

同时，变形机制、位错滑移、层错形成、纳米孪晶和相变的渐进协同作用可延长CrCoNi的应变硬化，同时提高其强度和延展性，从而产生优异的韧性。该项研究发现使得人们对CrCoNi合金的内部工作机理有了更好的了解，它和其他高熵合金离应用于特殊领域又近了一步。并且将使材料科学界重新思考有关物理结构与性能之间关系。

尽管CrCoNi的制造成本很高，但有望在寒冷的深空环境等低温应用领域找到用武之地。鉴于电池行业飞速发展导致全球钴和镍短缺，研究团队还将继续研究用更丰富且更便宜的元素制成具有类似特性的合金。

(资料来源：科技日报)

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