高熵合金(High-Entropy Alloys)簡(jiǎn)稱(chēng)HEAs.是一類(lèi)具有性能的新型材料,以其的力學(xué)性能、耐腐蝕性能、的熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)受到科學(xué)界廣泛關(guān)注.高熵合金是由五種以上元素,每種元素的原子分?jǐn)?shù)在5%到35%之間,各元素原子隨機(jī)占據(jù)一個(gè)晶格點(diǎn)位的晶體.已經(jīng)報(bào)道的典型合金有:葉均蔚等發(fā)現(xiàn)的以CoCrCuFeNi為代表的面心立方固溶體結(jié)構(gòu)的合金;張勇等發(fā)現(xiàn)的以A1CoCrFeNi為代表的體心立方固溶體結(jié)構(gòu)的合金.如今,高熵概念被廣泛應(yīng)用于各種材料,如氧化物、硫族化合物和鹵化物.高熵態(tài)產(chǎn)生了多種改進(jìn)功能:如熱電性能、磁熱效應(yīng)、催化效應(yīng)等
高熵合金的非晶形成能力較強(qiáng),某些高熵合金能在鑄態(tài)組織中形成非晶相.而傳統(tǒng)合金要獲得非晶組織,需要的冷卻速度將液態(tài)原子無(wú)規(guī)則分布的組織保留到室溫.非晶態(tài)金屬的研究是近年來(lái)才興起的,由于結(jié)構(gòu)中無(wú)位錯(cuò),具有很高的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、耐蝕性及特殊的磁學(xué)性能等,應(yīng)用也極為廣泛.制備非晶態(tài)高熵合金無(wú)疑將進(jìn)一步擴(kuò)大高熵合金的應(yīng)用領(lǐng)域.高熵合金的種類(lèi)繁多,其顯微結(jié)構(gòu)和性能具有很高的研究?jī)r(jià)值.高熵效應(yīng)是調(diào)控其顯微組織和結(jié)構(gòu)的主要因素.目前這一領(lǐng)域的關(guān)注點(diǎn)已經(jīng)發(fā)展到了7個(gè)合金系列,每個(gè)合金系列包括6-7元素,已經(jīng)產(chǎn)生了超過(guò)408種新合金.在這408種合金中含有648種不同的微觀結(jié)構(gòu).研究發(fā)現(xiàn),合金元素?cái)?shù)量和加工條件對(duì)其顯微結(jié)構(gòu)有顯著的影響.不同結(jié)構(gòu)的高熵合金,呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)性能和功能特點(diǎn).高熵合金特的結(jié)構(gòu)和廣泛合金種類(lèi),為其結(jié)構(gòu)化應(yīng)用和功能化應(yīng)用提供了基礎(chǔ).
高熵合金(High-entropy alloys)簡(jiǎn)稱(chēng)HEA,是由五種或五種以量或大約等量金屬形成的合金。由于高熵合金可能具有許多理想的性質(zhì),因此在材料科學(xué)及工程上相當(dāng)受到重視。以往的合金中主要的金屬成分可能只有一至兩種。例如會(huì)以鐵為基礎(chǔ),再加入一些微量的元素來(lái)提升其特性,因此所得的就是以鐵為主的合金。過(guò)往的概念中,若合金中加的金屬種類(lèi)越多,會(huì)使其材質(zhì)脆化,但高熵合金和以往的合金不同,有多種金屬卻不會(huì)脆化,是一種新的材料。
高熵合金作為一種全新的合金設(shè)計(jì)理念,將合金設(shè)計(jì)的范圍從傳統(tǒng)合金設(shè)計(jì)所著眼的相圖邊角擴(kuò)展到了相圖中間廣闊的區(qū)域,也造就了其特的性質(zhì)。在眾多高熵合金種類(lèi)中,有一部分具有廣闊的高溫應(yīng)用前景,有望成為新一代高溫材料,如高溫高熵合金和難熔高熵合金等
人們?cè)O(shè)計(jì)了各種同時(shí)包含軟相與硬相的共晶高熵合金,其中軟相通常為γ型高熵固溶體,可以為合金提供塑性;而硬相有β相、Laves相、CoMo2Ni相等,其與軟相的界面可以阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),起到強(qiáng)化作用。雙相高熵合金在凝固過(guò)程中直接形成同時(shí)具有軟硬兩相的原位復(fù)合材料,利用界面強(qiáng)化,共晶高熵合金通常具有的室溫、中溫強(qiáng)度以及塑性,并具有密度低、組織穩(wěn)定性高等特點(diǎn),使其在中溫應(yīng)用的結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域具有發(fā)展?jié)摿Α?br/>
高熵合金中常含有多種合金成分,既有活潑的鋁、鈦、鉻等元素,又有鈮、鉭、鎢、鉬等難熔金屬,有些還會(huì)加入鋯、硼、碳等微量元素。在高溫環(huán)境下,合金元素容易發(fā)生選擇性氧化或加速氧化,形成氧化物。高熵合金在高溫下的抗氧化性能并沒(méi)有顯著優(yōu)勢(shì)。