近幾十年來，傳統合金的設計策略一直停留在以單一主要元素的合金系統中，調整少量其他微量合金元素，從而改變其機械性能，例如鋼和鎂基、鋁基和鈦基合金。最近，高熵合金這個新概念出現，通過混合五種或多種元素（其成分在 5 到 35at% 之間）製成，擴展了物理冶金設定的合金設計邊界。經過大量增加或調整高熵合計中各種元素的嘗試，越來越多的研究人員開始關注中熵合金。通過具有單一面心立方結構的中熵合金，優化其成分從而降低層錯能，使其發生相變誘導塑性 (TRIP) 效應。通過變形誘導 γ-FCC → ɛ-HCP 或 α-BCT 相變，從而克服了強度-延展性之限制，力學性能得到進一步改善。此外，低溫變形中產生的納米孿晶的膨脹趨勢降低了裂紋的擴展速率，同時由低溫效應引起的具有納米孿晶的中熵合金表現出高強度和高延展性的結合。儘管如此，這種新型合金的開發已經取得了優異的機械性能，但是作為一種結構材料，中高熵合金的成本仍然很高，這可能會阻礙它們的應用潛力。本研究旨在設計一種低成本的中熵合金，該合金具有多種主要元素，具有高熵性質和理想機械性能。通過調整各組分的配比和向體系中添加矽，研製出具有單一面心立方相的Fe50Mn17.5Cr12.5Co10Ni5Si5 中熵合金。圖一爲熔煉的中熵合金在鑄造態和退火態的XRD繞射圖譜。圖二爲對目標中熵合金在室溫以及低溫下的機械性能表現做測試。圖三爲對室溫與低溫拉伸試片表面的顯微組織觀察。圖四爲此中熵合金在退火態及浸泡於液氮下，以及室溫拉伸與低溫拉伸之顯微組織演變的TEM影像。由此可見，本研究實現之低成本中熵合金具有相變誘導塑性 (TRIP) 效應，其機械性能在室溫和低溫下都有不錯的提升，且此合金設計策略對未來開發工業應用之中高熵合金具有高度參考價值。（材料系林新智教授提供）
圖一 （a）鑄造態和（b）退火態的中熵合金XRD 繞射圖譜
圖二 中熵合金之室溫下（a）工程應力應變曲線與之對應之（b）真應力應變曲線，和液氮低溫下（c）工程應力應變曲線以及（d）真應力應變曲線。
圖三 中熵合金分別於（a）室溫拉伸和（b）低溫拉伸後觀測到的IPZ 圖和相分佈圖。
圖四 中熵合金分別在（a）退火態，（b）液氮浸泡，（c）室溫拉伸和（d）低溫拉伸後的TEM影像。