晶界（GB）处不规则的原子排列以及丰富的相关缺陷（如空位、位错）会形成高能量状态，从而在凝固和热处理过程中促进晶界沉淀。尽管在某些条件下，晶界沉淀可以用来细化晶粒尺寸并增强合金的强度[1,2]，但总体而言，由于显著的延展性和应变硬化损失，晶界沉淀被认为是不希望出现的。这是因为晶界沉淀通常与基体发生不相容的变形，导致晶界处应力集中。这些应力集中会触发局部过早的塑性不稳定，并阻止连续的应变硬化。此外，当沉淀物坚硬且脆化时，这种不利效应会进一步放大，这在晶界沉淀中相当常见。为了解决这些问题，传统方法是抑制晶界沉淀[3,4]或限制沉淀物的尺寸。基于此，冶金学家为特定合金开发了几种复杂的处理工艺[3,4]和微合金化策略[5,6]，以避免晶界沉淀的不利影响。
最近提出的“异质结构材料”设计策略提供了利用而非抑制晶界沉淀来改善合金机械性能的可能性。异质结构是指由具有显著不同机械性能（如强度和塑性）的区域规则组合和分布形成的微观结构，可以简化为软硬区域。硬软区域之间的不相容变形可以在硬软界面周围激活高密度的几何必要位错（GNDs），持续产生异质变形诱导（HDI）应力。高HDI应力不仅可以提高强度，还可以显著增强应变硬化能力，并保持合金的相当延展性[7,8]。传统的异质结构，如梯度结构[9,10]和谐波结构[11]，通常在软硬区域之间表现出数百MPa的强度差异，而尺寸范围从数百微米。最近，马和朱指出，硬软区域之间的较大强度差异和硬软区域的减小长度尺度是增强异质结构强化效果的两个基本因素[12]。因为前者促进了GND的增殖，后者增加了硬软界面的数量。周等人[13]进一步指出，当软硬区域的尺度在1-20 μm范围内时，异质结构可以发挥其最佳的异质变形诱导（HDI）强化和增韧能力。
晶界沉淀通常比基体具有更高的强度。因此，我们提出将晶界沉淀控制为围绕软基体晶粒的网状分布的硬区域，可能有助于制造异质结构材料，其中软/硬区域的特征长度尺度缩小到细晶尺度，即数十微米。这个尺度明显小于常规梯度结构和谐波结构的尺度，可以为有效利用异质结构合金的协同强化效应提供更好的结构基础。为了实现由晶界沉淀促进的异质结构，关键挑战在于实现晶界和晶内区域之间的协调变形，以有效抑制裂纹的起始。
高熵合金（HEAs）以其新颖的多主元素设计和广阔的成分空间为特点，提供了基于晶界沉淀实现异质结构的可能性。多主元素效应可以有效地控制沉淀物与基体之间的不匹配，从而促进协调变形[14,15]。在HEAs中，晶界沉淀的分布和形态也可以更灵活地调节，以匹配异质结构设计。此外，晶界沉淀的控制对于促进HEAs在工程应用中的性能也是一个不可忽视的话题，因为根据最近的报道，基于晶界沉淀的脆化在HEAs中相当常见。例如，两种典型的单相HEAs CoCrFeNiMn[16]和TiZrHfNbTa[17],[18],[19]，最初被认为具有较高的结构稳定性，但已经证明在中温退火过程中可以诱导晶界沉淀，导致机械性能恶化[20],[21],[22]]。
在这里，我们展示了Al0.5Cr0.9Fe1Ni2.5V0.2 HEAs中的核壳异质结构（CSH），它可以利用晶界沉淀来改善综合机械性能。通过控制退火处理，我们在由面心立方（FCC）相和相干L12组成的基体晶界的HEAs中诱导了显著的体心立方（BCC）层状沉淀。这些BCC层状物不仅提供了额外的强度以抵抗屈服，还在FCC/L12基体中诱导了显著的异质变形。基体和硬壳中的丰富GNDs在微观结构中产生了显著的HDI应力，从而增强了合金在变形过程中的应变硬化。此外，BCC层状物的不连续分布促进了FCC/L12基体通过晶界的生长，并作为塑性变形通道连接两侧的晶粒。这些FCC/L12通道可以协调相邻晶粒之间的变形，延缓晶间微裂纹的起始。BCC和FCC/L12之间的半相干界面以及BCC沉淀的某些塑性变形能力进一步缓解了晶界周围的应力集中。最终，CSH结构在应变硬化率和屈服强度方面实现了显著提高，同时保持了相当的延展性。
