对于工程结构材料而言，强度是必不可少的核心指标之一，然而在某些特殊工况服役的结构材料，在具有高强度的同时，还需要兼具高的疲劳抗力。近年来，随着高熵合金的发展，也为设计新一代高疲劳寿命的高强结构材料提供了新的选择，目前已有研究证实，在高熵合金中引入L1₂型纳米析出物，可使其强度实现大幅度突破，然而，合金的疲劳性能，特别是析出相在循环载荷下的作用机制，仍需进一步探索。

《Communications Materials》上在线发表了一篇题为“Dual-precipitates enhance fatigue resistance in an additively manufactured high-entropy alloy”的研究论文。在该论文中，团队系统探究了激光粉末床熔融制备的Al_0.2Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.3高熵合金在时效处理前后的低周疲劳行为。研究发现，时效后形成的L1₂与L2₁双相纳米析出物不仅能将疲劳应力水平提升250-400MPa，更在低于±0.50%的应变幅下展现出卓越的疲劳寿命，性能超越多种传统航空航天合金。

文章链接：

https://doi.org/10.1038/s43246-026-01129-6

【核心内容】

团队通过激光粉末床熔融制备了Al_0.2Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.3高熵合金，随后又将其在750 ℃下时效50 h时，综合对比打印态和时效态的低周疲劳行为，综合运用包括SEM/TEM以及原位中子衍射在内的多尺度表征手段，系统评估了疲劳应力响应、寿命、断裂机理，并深入揭示了纳米析出相对位错演化、微观应力分布及变形模式的影响机制。

疲劳-中子衍射原位表征

【研究成果】

① 时效后的双相析出结构

时效处理后，在晶内均匀分布平均尺寸30nm，体积分数20%的纳米级L1₂有序相，同时在在增材制造特有的胞状结构边界处分布有平均尺寸150nm，体积分数4%的块状L2₁有序相，TEM进一步揭示了变形后析出相与位错的交互作用，在低应变幅下位错在L1₂相界面积累，高应变幅下则观察到位错对析出相的剪切以及变形孪晶的形成。

初始显微结构表征: (a)打印态与(b)时效态样品

疲劳后透射电镜显微分析

② 疲劳力学性能的全面提升与模型预测

疲劳测试中，在所有测试应变幅下，时效态合金的循环应力响应（CSR）均高于打印态合金，差距贯穿整个疲劳寿命，在±0.50%及更低的应变幅下，该合金的疲劳寿命超越了众多镍基高温合金、钛合金及不锈钢等传统结构材料，时效态合金具有更高的疲劳强度系数（σ_f'）和损伤扩散指数（β），表明其抵抗裂纹萌生的能力更强，且能将外加载荷更多地以弹性应变能形式释放，减少了塑性应变积累。

低周疲劳应力响应与疲劳寿命比较

疲劳寿命预测模型分析

③ 断裂行为从波浪滑移到准解理的显著转变

打印态合金表现为典型的由表面起裂、条纹扩展至最终韧窝断裂的“波浪状滑移”特征，表面可见明显的侵入挤出带，而时效态合金的断口呈现多处起裂、撕裂棱和微韧窝的“准解理”特征，侧面观察到明显的滑移带，表明其变形更倾向于“平面滑移”模式，表面损伤倾向更低。

0.50%应变幅下（a）打印态与（b）时效态样品的SEM断口表面

原位中子衍射实验提供了疲劳过程中微观力学行为的动态信息，结果表明，在整个疲劳过程中，各相（FCC基体、L1₂、L2₁）的相分数保持稳定，且L1₂析出相与FCC基体的应力-应变滞后回线几乎重合，且两者残余应力的演化趋势高度一致。

原位中子衍射研究结果

④ 位错演化与滑移模式转变的微观证据

时效态合金在整个疲劳过程中保持着更高的位错密度，表明L1₂析出物提升了材料的位错存储能力，在变形过程中，打印态合金的位错特征向螺型分量轻微增加，而时效态合金的位错特征则明显向刃型分量转变，这一转变从晶体学尺度证实了析出物的存在促进了平面滑移主导的变形模式。

基于衍射峰宽分析的位错演化

变形机制与能量参数模型示意图

【总结与展望】

研究成功地将增材制造的微观结构调控能力与析出强化策略相结合，在Al_0.2Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.3高熵合金中实现了疲劳性能的突破性提升，为设计抗疲劳高熵合金提供了新的微观结构设计思路。