圖片來源：非晶中國(guó)大數(shù)據(jù)庫

高熵非晶合金是近年來發(fā)展起來的一種新型材料，中科院物理所汪衛(wèi)華院士課題組于2011年首次提出了高熵非晶合金的概念，同時(shí)制備出具有無序結(jié)構(gòu)并能在室溫下表現(xiàn)出類似于高分子熱塑性變形行為的塊體高熵非晶合金Zn20Ca20Sr20Yb20（Li0.55Mg0.45）20。近10年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)該類材料進(jìn)行了初步探究，加深了對(duì)其基本性能的理解，拓寬了高熵非晶合金作為一種功能材料的使用范圍。

軍事科學(xué)院國(guó)防科技創(chuàng)新研究院梁秀兵等重點(diǎn)闡述了高熵非晶合金的耐腐蝕性，旨在提出面向海洋極端環(huán)境服役的耐腐蝕性材料的成分設(shè)計(jì)理論及制備方法，以滿足國(guó)家實(shí)施海洋發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)高性能大型裝備防護(hù)材料的需求。相關(guān)研究成果于2020年12月15日在《材料工程》中網(wǎng)絡(luò)首發(fā)。

研究人員簡(jiǎn)述了高熵非晶合金的含義與特點(diǎn)，介紹了高熵非晶材料的制備方法及組織與性能；歸納了該類材料的耐蝕機(jī)理與耐腐蝕性能的最新研究成果；展望了采用機(jī)器學(xué)習(xí)助力設(shè)計(jì)高熵非晶合金的新范式，并指出探究工況環(huán)境下的腐蝕失效機(jī)制、完善高熵非晶合金微觀耐蝕機(jī)理與優(yōu)化相關(guān)制備工藝是該材料廣泛應(yīng)用的前提條件。針對(duì)高熵非晶合金的開發(fā)及其耐腐蝕性開展的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，將為我國(guó)海洋事業(yè)的“遠(yuǎn)洋化、深海化”提供先進(jìn)的技術(shù)支撐和材料保障。Zheng等采用直流磁控濺射法成功制備了光滑致密且具有高硬度和耐腐蝕性特點(diǎn)的VAlTiCrSi高熵非晶合金薄膜。經(jīng)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)得其自腐蝕電位為-0.285V，腐蝕電流密度達(dá)到4.68×10-9A/cm2，較304不銹鋼低一個(gè)數(shù)量級(jí)，說明該材料適用于海水腐蝕性環(huán)境下的基體防護(hù)（圖1）；Yang等通過機(jī)械合金化與超高壓固結(jié)成形工藝制備了一種硬度為1150HV的新型六元非等原子比Fe3Cr2Al2CuNi4Si5高熵非晶合金。該合金的自腐蝕電位為-0.19V，腐蝕電流密度為4×10-6A/cm2，結(jié)果證實(shí)Ni，Cr，Al等元素和相對(duì)均勻的微觀結(jié)構(gòu)有利于鈍化膜的形成，從而可以提升合金的耐蝕能力（圖2）。高熵非晶粉體的組織結(jié)構(gòu)、形貌和熱穩(wěn)定性影響涂層結(jié)構(gòu)與物化性能等。探究不同工藝條件對(duì)粉末物理參數(shù)及內(nèi)部組織特性的影響規(guī)律，完善粉末制備的最佳工藝，為實(shí)現(xiàn)高效批量制備高品質(zhì)粉末提供材料支持將會(huì)成為高熵非晶材料推廣與應(yīng)用的關(guān)鍵。因此，開發(fā)具有耐腐蝕性的高熵非晶材料，對(duì)解決未來前瞻性、戰(zhàn)略性領(lǐng)域中大型裝備材料面臨的腐蝕和老化等嚴(yán)重失效問題，實(shí)現(xiàn)極端海洋環(huán)境服役條件下大型裝備的長(zhǎng)效防護(hù)具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

該項(xiàng)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。