Understanding the local chemical ordering propensity in random solid solutions, and tailoring its strength, can guide the design and discovery of complex, paradigm-shifting multicomponent alloys. First, we present a simple thermodynamic framework, based solely on binary enthalpies of mixing, to select optimal alloying elements to control the nature and extent of chemical ordering in high-entropy alloys (HEAs). Next, we couple high-resolution electron microscopy, atom probe tomography, hybrid Monte-Carlo, special quasirandom structures, and density functional theory calculations to demonstrate how controlled additions of Al and Ti and subsequent annealing drive chemical ordering in nearly random equiatomic face-centered cubic CoFeNi solid solution. We establish that short-range ordered domains, the precursors of long-range ordered precipitates, inform mechanical properties. Specifically, a progressively increasing local order boosts the tensile yield strengths of the parent CoFeNi alloy by a factor of four while also substantially improving ductility, which breaks the so-called strength–ductility paradox. Finally, we validate the generality of our approach by predicting and demonstrating that controlled additions of Al, which has large negative enthalpies of mixing with the constituent elements of another nearly random body-centered cubic refractory NbTaTi HEA, also introduces chemical ordering and enhances mechanical properties.

The oxidation of six NbTi-i refractory medium- and high-entropy alloys (NbTi + Ta, NbTi + CrTa, NbTi + AlTa, NbTi + AlMo, NbTi + AlMoTa and NbTi + AlCrMo) were investigated at 1000 °C for 20 h. According to our observation, increased Cr content promoted the formation of protective CrNbO₄ and Cr₂O₃ oxides in NbTi + CrTa and NbTi + AlCrMo, enhancing oxidation resistance. The addition of Al resulted in the formation of AlTi-rich oxide in NbTi + AlTa. Ta addition resulted in the formation of complex oxides (MoTiTa₈O₂₅ and TiTaO₄) and decreased oxidation resistance. Meanwhile, Mo’s low oxygen solubility could be beneficial for oxidation resistance while protective Cr₂O₃/CrNbO₄ layers were formed. In NbTi + Ta, NbTi + AlTa and NbTi + CrTa, a considerable quantity of Ti-rich oxide was observed at the interdendritic region. In NbTi + AlCrMo, the enrichment of Cr and Ti at the interdendritic region could fasten the rate of oxidation. Compared to the recent research, NbTi + AlCrMo alloy is a light-weight oxidation-resistant alloy (weight gain of 1.29 mg/cm² at 1000 °C for 20 h and low density (7.2 g/cm³)).

Conception de superalliages réfractaires: Cette étude a mis en oeuvre un processus d'apprentissage actif visant à identifier les Alliages de Haute Entropie Réfractaires avec une résistance à l'oxydation améliorée. Les performances des 11 alliages d'apprentissage actif ont surpassé celles des alliages aléatoires avant l'apprentissage actif. De plus, tout au long du processus d'apprentissage actif, il y a eu une diminution constante du gain de masse spécifique à travers toutes les itérations.En combinant les critères de Senkov avec les résultats obtenus grâce à l'apprentissage actif, des alliages tels que Al25Cr25Mo25Ta25, Cr25Mo25Ta25Ti25, Al20Cr20Mo20Ta20Ti20, and Al9Cr18Mo18Nb18Ta18Ti18 ont été identifiés comme des candidats prometteurs. Notamment, l’alliage Al0.5CrMoNbTaTi a démontré des propriétés mécaniques supérieures à haute température, soulignant son potentiel pour des applications avancées.Cette étude propose une méthodologie novatrice qui équilibre efficacement la résistance à l'oxydation et les performances mécaniques à haute température des les Alliages de Haute Entropie Réfractaires. Le modèle d'optimisation multi-objectifs a démontré sa capacité à concevoir des alliages sous diverses contraintes, tandis que le modèle d'oxydation PBR raffiné a offert une précision prédictive accrue pour le comportement à l'oxydation dans les séries expérimentales, par rapport au modèle original. En intégrant des techniques d'apprentissage actif à des critères bien établis, ces approches fournissent un cadre robuste pour la conception et l’optimisation systématiques des Alliages de Haute Entropie Réfractaires. Cela ouvre la voie au développement de matériaux aux performances exceptionnelles dans des environnements exigeants à haute température.