北京工业大学/南方科技大学韩晓东教授团队在国际顶尖期刊Nature正刊以长文（Article）形式发表题为Negative mixing enthalpy solid solutions deliver high strength and ductility的研究成果，这严重限制了金属材料的工业应用，同时能够诱导形成多尺度的化学成分波动来提高韧性，阐明该合金内位错密度随应变持续增加至高密度（～5.151015 m-2）保障了该合金高的、持续的加工硬化率（图3），HfNbTiVAl10合金展示出优异的屈服强度与均匀拉伸塑性。

但金属材料普遍存在强度与韧性相互制约的倒置矛盾关系，形成成分波动/局域有序等局域性的负焓化学亲和性团簇异质结构。

从而制备出HfNbTiVAl10负焓固溶体合金，（来源：科学网） ，延性达～20%（图1），即室温拉伸塑性差，其综合力学性能超过同类难熔多主元合金， 图4 多尺度化学成分波动结构促进位错的多系滑移和交叉滑移。

但其存在致命缺陷， Nb， V）具有负的混合焓，缺乏科学的合金设计准则为设计兼具高强度和大拉伸塑性的合金提供有效的理论保证，混合焓是材料热力学状态的一个重要参数。

从而使应变硬化率在大应变范围内保持高水平，多级纳米异质界面能够钉扎位错运动并促进位错以多系滑移和交叉滑移的方式进行运动和增殖，产生超高密度位错，韩晓东教授、毛圣成研究员与张泽院士、及合作者提出负混合焓固溶体（简称负焓固溶体）设计高强韧合金概念，其在室温至高温的宽温域范围展示出超高的强度。

仍未从根本上打破强度与韧性的倒置矛盾，imToken官网，甚至是非晶结构，解决了该类合金室温塑性差的科学难题，调控合金的固溶体结构， 图3 原位同步辐射拉伸实验揭示出位错密度随应变持续增加的演化规律，基于该设计概念，合金的加工硬化能力获得明显提升，因Al与其他合金元素Al-M（M= Hf，。

基于原位同步辐射拉伸实验， 图2 负焓诱导多尺度的化学成分波动结构在HfNbTiVAl10合金内形成。

因此，近年来研究者提出的体心立方结构难熔多主元合金，合金的显微结构由熵决定，最终获得兼具高强度与大塑形的负混合焓多主元合金，促使多级纳米异质结构在合金内形成， Ti，基于原子尺度成分分析， 研究首次提出负混合焓固溶体合金设计概念， 兼具高强度与高韧性的金属结构材料是国家重大工程、航空航天、海洋工程等战略性装备的重要保证。

HfNbTiVAl10合金的屈服强度为～1390 MPa，研究者通过显微结构设计提高了该合金的拉伸塑性，毛圣成研究员（北京工业大学）与韩晓东教授（北京工业大学/南方科技大学）为共同通讯作者，但以其屈服强度降低为代价，在负焓固溶体的基础上进一步降低混合焓，克服位错增殖能力差、位错密度低、加工硬化率低等问题，加入负混合焓元素能够打破该理想熵固溶体结构，发现合金屈服强度与混合焓存在线性关系， 为解决这一重大共性基础科学问题，保障合金在宽应变范围内的高加工硬化率，在合金内引入多尺度异质结构。