作為目前研究最為廣泛的高熵合金，Cantor合金（CrMnFeCoNi）在低溫準靜態(tài)載荷下具有超強的斷裂韌性，且在室溫下的吸能性能與傳統裝甲合金和許多商用結構材料相比也體現出相當的優(yōu)勢，使其在抵抗高速變形方面具備巨大的應用潛力。但對高熵合金在高速變形、尤其是彈道沖擊等超高速應變下的動態(tài)響應和強韌化機制始終缺少系統的理論研究。

阿爾伯塔大學李東陽院士團隊基于分子動力學計算模擬了高熵合金對彈道沖擊和拉伸沖擊的動態(tài)響應，首次對超高速應變下高熵合金中不同強化機制的協同作用進行了系統闡述，并從鍵合強度的角度出發(fā)提出了高熵合金抗沖擊性能的調控策略。該研究以Dynamic response of high-entropy alloys to ballistic impact為題發(fā)表在Science Advances上。

在分子動力學模擬中，研究團隊評估了CrMnFeCoNi與CrFeCoNi板材在室溫下的抗彈道沖擊性能，并對比了兩者在彈道沖擊下的結構響應特征。結構分析表明，相比于含錳的CrMnFeCoNi，不含錳的CrFeCoNi中更為活躍的平面滑移位錯有效地抑制了結構損傷在材料中的進一步擴展。

因此，研究團隊通過層錯能計算和低溫下拉伸沖擊的分子動力學模擬，研究了溫度和應變速率對這兩種高熵合金塑性變形機制的影響。

CrFeCoNi在高速變形過程中表現出了更好的應變硬化能力和更高的韌性，這應當歸因于其更強的金屬鍵和更高的位錯密度。而CrMnFeCoNi中錳元素的存在削弱了其金屬鍵強度，導致其硬化區(qū)域更容易發(fā)生局部失效。

可見，高熵合金在彈道沖擊等超高速應變過程中的強韌化是位錯強化、固溶強化、孿晶強化、非晶化等多種強化機制間協同/競爭作用下的復雜結果，同時金屬鍵強度的調控也是高熵合金塑性變形機制設計中必須充分考量的因素。對于特定的高熵合金系統，降低其中低功函數組分的比例可以在保持原有變形機制優(yōu)勢的同時增強系統的金屬鍵，從而有效提高材料在超高速應變下的硬化效率和韌性，實現材料的吸能性能和抗沖擊性能的大幅提升。