多主元合金（MPEAs）因独特的化学复杂性与晶格畸变，被视为新一代先进核能系统的极具潜力的候选结构材料。然而在先进核反应堆的高温服役环境下，强烈的热激活与辐照增强扩散极易诱发局域原子重排与相结构转变。传统基于起伏势能面阻碍缺陷迁移的物理图像已不足以完全解释高温损伤演化，合金本征的负混合焓热力学驱动力如何影响缺陷演化尚不明晰。揭示负混合焓诱导的辐照有序化对微观缺陷演化的物理机理，对设计高性能耐高温辐照核用合金具有重要指导意义。

针对上述问题，西安交通大学核科学与技术学院卢晨阳团队，以具备强负混合焓特征的等原子比单相面心立方（FCC）NiCoV中熵合金为模型材料，系统开展了750 ℃与850 ℃的高温氦（He）离子辐照实验。研究发现，高温辐照激活了合金中潜在的有序化倾向，在辐照损伤区原位诱发析出了高密度的纳米级L12化学有序畴。这一有序化相结构协同基体效应，显著抑制了空位介导的氦泡粗化与位错环偏析，并有效阻滞了多边形层错环向全位错环的展开转变，使合金在高温强辐照环境下依然保持了优异的硬化稳定性与组织完整性。上述研究成果以“负混合焓驱动辐照下L12有序化调控NiCoV合金缺陷演化”（Negative mixing enthalpy enables L12 ordering under irradiation to regulate defect evolution in NiCoV alloy）为题在线发表于金属材料领域国际知名学术期刊Journal of Materials Science & Technology：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030226007942。西安交通大学核科学与技术学院苏钲雄助理教授为论文第一作者，王明军教授、卢晨阳教授为论文共同通讯作者。

1.高温抗氦泡粗化特性

在750 ℃与850 ℃氦离子辐照下，合金表现出优异的抗氦泡粗化能力：在850 ℃极端高温下，氦泡平均直径仅为3.5 nm，明显优于同类FCC多主元合金及传统耐高温结构合金（如Hastelloy N合金）。高分辨空间关联分析进一步证实，细小氦泡并非随机分布，而是优先偏聚并装饰于位错环外周及内部，形成紧密的局域空间耦合。

图1：750 ℃与850 ℃下氦泡尺寸分布统计及与多种代表性核用合金的高温对比

2.极微弱的位错环偏析与巨型多边形层错环稳定性

高分辨STEM-EDS元素线扫描与面分布分析表明，位错环周围的辐射诱发偏析极度微弱，各主元成分偏离幅度均被有效限制在约8%以内，仅在位错环核心1 nm范围内出现微弱的“W”型Ni元素成分振荡，其偏析幅度显著低于典型同类高熵合金。在晶体学特征方面，双束衍射与g·b不可见判据表征证实：即便在850 ℃下位错环热激活生长至近0.6 μm的巨型尺寸并形成沿{220}迹线的多边形平直边缘，合金中所有位错环依然全部保持为a/3<111> Frank不全位错层错环，未发生向全位错环的展开转变。

图2：850 ℃下位错环周围极微弱的元素偏析（RIS）定量线分布及与典型MPEAs的对比

图3：850 ℃下巨型多边形位错环的双束衍射表征与层错晶体学本质分析

3.辐照诱导L12有序化及协同调控机理

衍射花样中的超点阵斑点与中心暗场像直接证实，辐照在损伤区原位诱导析出了尺寸约2 nm的高密度纳米级L12化学有序畴，其面密度随损伤剂量从0.1 DPA显著增加至1 DPA。原子分辨EDS及结构投影表明，V原子择优占据顶角位置，Ni/Co占据面心位置。连续刚度纳米压痕测试表明，经750 ℃和850 ℃辐照后合金硬度由初始约4.5 GPa跃升至6.4 GPa和6.3 GPa，硬化幅度达约40%，有效抵御了高温软化。

图4：原子尺度STEM-EDS揭示的L12亚点阵占位与化学成分特征

此项研究系统阐明了负混合焓驱动的辐照有序化在调控高温微观缺陷演化中的核心作用，打破了传统主要依赖室温晶格畸变解释缺陷行为的认知局限。研究证实，在高温极端核服役工况下，材料内在的热力学亲和性能够与辐照增强动力学产生协同，通过辐照原位非平衡诱发纳米尺度有序结构，可实现对空位介导的氦泡聚集、元素偏析和位错拓扑转变的主动调节。这一发现为将“负混合焓”作为设计耐高温辐照、低肿胀、抗偏析新型多主元核用结构合金材料的关键热力学描述符提供了坚实的理论与实验依据。