高熵合金的應(yīng)用

1.高溫性能的應(yīng)用

無論何種類型,熱機(jī)的效率隨著溫度的升高而增加.如核能、燃煤和燃油等發(fā)電行業(yè)中，工作溫度的升高可以降低燃料消耗、污染和運(yùn)行成本.在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)中，工作溫度的增加可使性能改進(jìn)，例如更重的有效載荷、更大的速度和更大的范圍的組合等.目前發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件材料的開發(fā)還是集中在Ni基高溫合金材料上，但由于其初始熔點(diǎn)大約在1300℃,鎳基高溫合金適用于溫度僅在1160~1277℃之間.因此，開發(fā)具有更高溫性能的發(fā)動(dòng)機(jī)部件材料變得至關(guān)重要.試驗(yàn)表明這兩種耐火HEAs在1600℃時(shí)的屈服強(qiáng)度超過400MPa,這遠(yuǎn)高于Inconel 718 Ni 基高溫合金在1000℃的屈服強(qiáng)度(低于200MPa).熱機(jī)的開發(fā)需要進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機(jī)部件材料的高溫性能.與Ni基高溫合金相比，HEAs在高溫下具有更高的穩(wěn)定性、更低的成本和密度、正的晶格失配，這表明這些合金由于具有吸引人的高溫機(jī)械性能，有可能取代Ni基高溫合金作為下一代高溫材料.

2.斷裂韌性的應(yīng)用

材料的斷裂往往關(guān)乎著安全的問題,一般來說，根據(jù)失效應(yīng)變可以分為脆性和韌性斷裂.脆性斷裂沒有塑性變形的跡象，通常以災(zāi)難性方式發(fā)生，開發(fā)具有性能的新型金屬材料具有重要意義.據(jù)報(bào)道，當(dāng)溫度從298K下降到77K時(shí)，CrMnFeCoNi高熵合金的斷裂韌性幾乎保持恒定，而CrCoNi高熵合金的斷裂韌性略微增加.在這些HEAs中，沒有出現(xiàn)像鋼、非晶合金、鎂合金、多孔金屬和納米金屬等許多傳統(tǒng)合金那樣尖銳的韌脆轉(zhuǎn)變，這表明這些合金可能是極端寒冷條件下應(yīng)用的優(yōu)良候選材料，例如，用于船體、飛機(jī)和低溫儲(chǔ)存罐的材料等.

3.耐腐蝕性的應(yīng)用

我國每年因腐蝕而引起的材料浪費(fèi)極其嚴(yán)重,研究和開發(fā)具有耐腐蝕性較好的材料對(duì)資源的節(jié)省具有重要意義.Zhang等通過激光表面合金化方法，在304不銹鋼上制備了具有良好冶金結(jié)合性能的FeCoCrAlNi涂層，試驗(yàn)結(jié)果表明FeCoCrAlNi涂層的顯微硬度是304不銹鋼的3倍，在3.5%的NaCl溶液中，其抗空蝕性能是304不銹鋼的7.6倍左右，電流密度比304不銹鋼降低了一個(gè)數(shù)量級(jí).Ye等采用激光表面合金化的方法制備了CrMnFeCoNi涂層，并在3.5%的NaCl和0.5mol/L H2SO4溶液中進(jìn)行了電位動(dòng)態(tài)極化試驗(yàn)，結(jié)果表明HEAs涂層的耐蝕性能均優(yōu)于A36鋼基體，腐蝕電流甚至低于304不銹鋼.高熵合金作為一種新開發(fā)的多主元合金，了基于單一多數(shù)主體元素的傳統(tǒng)合金的設(shè)計(jì)限制，具有提高耐腐蝕性的潛力.這表明這些具有的內(nèi)在耐腐蝕性的新型合金，在惡劣環(huán)境的應(yīng)用中具有的經(jīng)濟(jì)和安全益處.

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)。

產(chǎn)品規(guī)格大小可根據(jù)產(chǎn)品工藝要求調(diào)整，高真空電弧熔煉爐可熔煉30-200g高熵合金錠材，溫度可達(dá)3000℃，可熔煉各種難容金屬，懸浮熔煉爐可為您提供5kg-50kg高熵合金錠材，爐子溫度較高3200度，十年經(jīng)驗(yàn)熔煉師傅，精通多種工藝，質(zhì)量穩(wěn)定，成分均勻。產(chǎn)品規(guī)格大小可根據(jù)產(chǎn)品工藝要求調(diào)整，高真空電弧熔煉爐可熔煉30-200g高熵合金錠材，溫度可達(dá)3000℃，可熔煉各種難容金屬，懸浮熔煉爐可為您提供5kg-50kg高熵合金錠材，爐子溫度較高3200度，十年經(jīng)驗(yàn)熔煉師傅，精通多種工藝，質(zhì)量穩(wěn)定，成分均勻。

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，也造就了其獨(dú)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?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/>
高熵合金通常含有較高原子比例的鉻、鋁等元素，與傳統(tǒng)的高溫合金相比，從理論上具有更的抗氧化性。Tsao等研究了基于Al-Ti-Cr-Fe-Co-Ni體系的高溫高熵合金的900~1100℃/5~200h高溫氧化和腐蝕性能，并與CM247LC鎳基高溫合金進(jìn)行了比較。該研究觀察到高熵合金由于不同的溶質(zhì)形成了復(fù)雜的氧化物，并認(rèn)為含量較高的鉻和鋁促進(jìn)了保護(hù)性鉻和氧化鋁層的形成，表現(xiàn)出的熱腐蝕和抗氧化性。