高熵合金(High-Entropy Alloys)簡稱HEAs.是一類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
高熵合金的綜合性能使得其適用范圍寬廣.高熵合金軟磁性能,且在力學(xué)性能、加工性能上優(yōu)于現(xiàn)有常規(guī)軟磁材料;高熵合金高溫穩(wěn)定性、高溫抗氧化性,可以應(yīng)用在極端環(huán)境中;高熵合金具有高硬度、高強(qiáng)度特點(diǎn),可用作硬質(zhì)刀具涂層;除此之外,高熵合金還可以用作光熱轉(zhuǎn)換材料、輕質(zhì)合金材料、模具材料等.高熵合金可廣泛應(yīng)用在電機(jī)、變壓器、機(jī)床工具、消費(fèi)電子、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、噴氣飛機(jī)引擎、核聚變等眾多領(lǐng)域.
常做高熵合金組分:
CoCrFeNi CoCrFeNiAl CoCrFeNiCu CoCrFeNiMo FeNiCrCuAl
CoCrFeNiMn CoCrNiAl FeMnCoCr TiVAlCrZr TiNbMoTaW
CuAlTiWV Al_xCrFeNiTi TiZrHfVNb
對(duì)于各種含Mn、Mg等易揮發(fā)元素、Nb、Ta等高熔點(diǎn)元素的較高難度高熵合金我們均可配合實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)。
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
人們設(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/>
難熔高熵合金作為高熵合金中較為特的種類,由熔點(diǎn)1650 ℃的鈮、鉭、鎢、鋯等難熔金屬元素組成。從其定義可知難熔高熵合金的熔點(diǎn),因此具有較高的高溫強(qiáng)度。除了高熔點(diǎn)之外,難熔高熵合金還具有特的高溫強(qiáng)化機(jī)制