傳統(tǒng)合金：以1~2種金屬為主，并通過添加特定的少量其他元素，采用不同工藝來獲得不同性能的合金。由于傳統(tǒng)合金中合金成分的自由度較低 ，根據(jù)吉布斯相律，增加組成合金的金屬種類，合金內(nèi)部會(huì)析出大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜的脆性金屬間化合物或中間相，導(dǎo)致合金性能惡化，給材料的組織、成分分析帶來極大的困難，從而使得材料中的特殊微觀結(jié)構(gòu)消失以及力學(xué)性能受到限制。高熵合金的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)合金以一種或兩種金屬元素為主的設(shè)計(jì)理念。

高熵合金的定義：

高熵合金(High-Entropy Alloys)簡稱HEAs。是一類具有優(yōu)異性能的新型材料,以其優(yōu)異的力學(xué)性能、耐腐蝕性能、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)受到科學(xué)界廣泛關(guān)注。高熵合金的“高熵”是指的是在原子尺度上的化學(xué)無序或者拓?fù)錈o序，即合金的原子排列混亂度高，處于一個(gè)無序狀態(tài)。

隨著高熵合金的發(fā)展，高熵合金的概念不斷被完善；到目前為止，高熵合金的發(fā)展主要經(jīng)歷了3個(gè)階段。從合金組成元素，相結(jié)構(gòu)等角度出發(fā)，高熵合金的發(fā)展特點(diǎn)可以歸納如下：

1）第一代高熵合金：由5種或5種以上的合金元素組成，組成元素含量配比為等原子比，相結(jié)構(gòu)為單一相的成分復(fù)雜合金；

2）第二代高熵合金：由4種或4種以上的合金元素組成，組成元素含量配比可為非等原子比，相結(jié)構(gòu)為雙相或多相的復(fù)雜固溶體合金；

3）高熵薄膜或陶瓷。

隨著高熵合金在核聚變反應(yīng)堆，噴氣飛機(jī)引擎到基礎(chǔ)化學(xué)等諸多應(yīng)用中嶄露頭角，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的是一個(gè)豐富的而且尚未開采的新材料寶藏，而研究工作只是剛剛開始。作為合金界的新秀，科學(xué)家們對高熵合金研究的熱情與日俱增。短短的十幾年時(shí)間，高熵合金的概念已經(jīng)擴(kuò)展到了高熵陶瓷，高熵薄膜，高熵鋼，高熵高溫合金，鋁鎂系高熵輕質(zhì)合金，高熵硬質(zhì)合金等。

高熵合金由于其獨(dú)特的元素組成、排列及相互作用勢場，產(chǎn)生一些和傳統(tǒng)合金顯著不同的特性。臺灣學(xué)者葉均蔚將其歸納為 “四大效應(yīng)”，即熱力學(xué)上的高熵效應(yīng)、結(jié)構(gòu)上的晶格畸變效應(yīng)、動(dòng)力學(xué)上的遲滯擴(kuò)散效應(yīng)和性質(zhì)上的“雞尾酒”效應(yīng)。

（1）高熵效應(yīng)

熱力學(xué)中，熵是用來表示系統(tǒng)混亂度的參數(shù)，根據(jù)玻爾茲曼熵與系統(tǒng)混亂度之間的公式，對于n種元素等摩爾比混合形成固溶體時(shí)，其摩爾組態(tài)熵△Sconf由下面的公式計(jì)算：

k為玻爾茲曼常數(shù)， 其值為 1.38054x1023J/K;W為熱力學(xué)概率；R為氣體常數(shù) （(8.314J/(K*mol))。由該公式可知，在等摩爾比多主元合金中，主元元素越多， 合金的摩爾混合熵越大，相應(yīng)的等摩爾比合金中混合熵與組元數(shù)目n之間的關(guān)系如下圖所示。在材料熱力學(xué)中，組態(tài)熵只是其中一種，如果考慮原子振動(dòng)、電子組態(tài)、磁矩組態(tài)等對熵的正貢獻(xiàn)，多主元高熵合金的總熵值將會(huì)更大。

圖1 混合熵隨組元數(shù)目 n的變化曲線

根據(jù)吉布斯自由能△Gmix-△Hmix-T△Smix'混合焓與混合熵處于競爭狀態(tài)，當(dāng)溫度高時(shí)，混合熵起主導(dǎo)作用，使得吉布斯自由能更低的固溶體相生成。此外，高熵效應(yīng)可能對電負(fù)性差起到負(fù)向作用，可以抑制金屬間化合物的生成，還可以使元素的混合更容易，更易形成簡單固溶體相。

（2）晶格畸變效應(yīng)

下圖所示為傳統(tǒng)固溶體合金及高熵合金中的原子占位對比圖。傳統(tǒng)固溶體合金中，溶質(zhì)原子被溶劑原子約束，占據(jù)晶格位置。對于等原子比高熵合金，如果不考慮化學(xué)有序化，各組元原子將等概率占據(jù)晶格陣點(diǎn)。不同原子的半徑大多數(shù)情況下是不同的，直徑大的原子將推開它周圍的原子，而直徑較小的原子，它周圍存在多余的空間，因此將導(dǎo)致嚴(yán)重的晶格畸變。這種原子位置上的可變性使高熵合金具有更大的組態(tài)熵，也使其處于連續(xù)的晶格畸變狀態(tài)。

圖2 固溶體合金中原子占位對比

(a)傳統(tǒng)固溶體合金：(b)高熵合金

嚴(yán)重的晶格畸變使高熵合金在力、熱、電、光乃至化學(xué)性能方面均有獨(dú)特表現(xiàn)，如高的固溶強(qiáng)化、熱阻和X射線漫散射（圖3)等效應(yīng)。針對 CuNiAICoCrFeSi合金體系，定量分析單組元至七組元合金的XRD衍射峰強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)合金衍射峰強(qiáng)度隨主元數(shù)目的增加逐步降低，認(rèn)為是由晶格畸變導(dǎo)致的。

圖3 高熵合金晶格畸變效應(yīng)對 XRD衍射的影響示意圖

(a)正常晶格：(b）產(chǎn)生了晶格畸變的高熵合金晶格；（c）溫度和晶格畸變對衍射峰強(qiáng)度的影響

（3）遲滯擴(kuò)散效應(yīng)

擴(kuò)散型相變中，一個(gè)新相的形成需要許多原子的協(xié)同擴(kuò)散，以完成元素的再分配。如前所述，高熵合金中的元素既可看作是溶質(zhì)原子，也可看作是溶劑原子，接近等摩爾比的成分配比及各種原子的尺寸差異造成高熵合金中存在嚴(yán)重的晶格畸變，這導(dǎo)致高熵合金中的元素?cái)U(kuò)散通道及擴(kuò)散激活能與傳統(tǒng)合金大為不同。晶格陣點(diǎn)之間晶格勢能的大幅度波動(dòng)造成高熵合金中元素的擴(kuò)散相對緩慢，大量低晶格勢能陣點(diǎn)限制和阻礙了原子的擴(kuò)散，即所謂的遲滯擴(kuò)散。

高熵合金中 ，每個(gè)陣點(diǎn)周圍的原子都有所不同。因此，一個(gè)原子遷移至空位處后，與它相鄰的原子是有差異的。這種局部原子構(gòu)成的差異導(dǎo)致了不同陣點(diǎn)處原子鍵合的差異，進(jìn)一步地，不同陣點(diǎn)處結(jié)合能也有所不同。當(dāng)原子遷移至低能量陣點(diǎn)時(shí)，將被 “困住”，原子從這 一位置遷移出去的概率將減小。相反，如果該陣點(diǎn)是一個(gè)高能量的陣點(diǎn)，原子則具有更高的概率跳回到原始位置。這兩種情況都將減緩擴(kuò)散過程。需要注意的是，低固溶度的傳統(tǒng)合金中，原子遷移至空位前后，局部原子構(gòu)成絕大多數(shù)情況下是相同的。

（4）"雞尾酒"效應(yīng)

“雞尾酒”效應(yīng)最初由印度科學(xué)家提出。高熵合金包含多種元素，其整體性質(zhì)即與組成元素的性質(zhì)有關(guān)，如添加輕元素會(huì)降低合金的密度，又如添加耐氧化的元素如Al,Cr,Si等會(huì) 提高合金的抗氧化能力，但又絕不是混合法則下各元素性質(zhì)的簡單疊加。由于組成元素之間有強(qiáng)烈的相互作用，因此高熵合金的性能呈現(xiàn)出類似于“雞尾酒”效應(yīng)的綜合效應(yīng)。例如，Al是較軟的FCC結(jié)構(gòu)金屬，但AlxCoCrFeNi和AlxCoCrCuFeNi兩種合金的結(jié)構(gòu)均展現(xiàn)隨Al元素含量的增加從FCC向BCC轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)，且強(qiáng)度和硬度隨之顯著增大，如圖4所示。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是Al原子與其他原子混合焓較負(fù)，結(jié)合力較強(qiáng)，且 Al原子的半徑較大， 造成較大的晶格畸變。

圖4 鑄態(tài)CuCoNiCrAIxFe高熵合金系硬度與晶格常數(shù)示意圖

高熵效應(yīng)使高熵合金形成“超級固溶體”，晶格畸變效應(yīng)導(dǎo)致高熵合金存在強(qiáng)烈的強(qiáng)化作用，遲滯擴(kuò)散效應(yīng)使高熵合金中形成大量納米尺度析出相，這些因素的共同作用使其產(chǎn)生了不同于傳統(tǒng)合金的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，導(dǎo)致其獲得一些獨(dú)特的性質(zhì)和性能。

1）力學(xué)性能

高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性是高熵合金主要的力學(xué)性能特點(diǎn)。高熵效應(yīng)使高熵合金成為 “超級固溶體”，嚴(yán)重的晶格畸變導(dǎo)致強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用，遲滯擴(kuò)散效應(yīng)促使高熵合金析出納米晶。這些因素的綜合作用，致使高熵合金表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能 。

目前力學(xué)性能測試多是對鑄態(tài)合金進(jìn)行室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮及硬度測試。對于鑄態(tài)高熵合金，就硬度／強(qiáng)度而言，相結(jié)構(gòu)是主要影響因素。具體而言，主要是以下3個(gè)方面： 

① 合金中各組成相的硬度／強(qiáng)度；

② 各相的體積分?jǐn)?shù)； 

③ 組成相的形態(tài)和分布。 

高熵合金中常見合金相，大體可分成4類，每類具有不同的硬度范圍，見表1。組成元素種類相同或相近的不同合金中，BCC結(jié)構(gòu)的合金通常比FCC結(jié)構(gòu)的合金強(qiáng)度／硬度高。

表1 高熵合金中常見的組成相及其典型的硬度范圍

圖5為放電等離子燒結(jié)法制備的AlxCoCrCuFeNi(x=0.45,1, 2.5,5)高熵合金的 維氏硬度與鋁含量之間關(guān)系圖。其中Al5CoCrCuFeNi高熵合金的硬度最高，達(dá)到了960HV。基于霍爾一佩奇效應(yīng)，分析認(rèn)為，與晶粒尺寸強(qiáng)化相比，隨著鋁含量的增加，固溶強(qiáng)化和有 序強(qiáng)化得到明顯增強(qiáng)。

圖5 AlxCoCrCuFeNi<x=0.45,1,2.5,5）高熵合金的維氏硬度

圖6為CoCrFeNiAlTix(x=0,0.5,1,1.5)系列高熵合金的壓縮真實(shí)應(yīng)力一應(yīng)變 曲線，其屈服強(qiáng)度均大于 1.4GPa，斷裂強(qiáng)度均超過2.5GPa。尤其是 CoCrFeNiAlTi0.5雙BCC相高熵合金，其屈服強(qiáng)度達(dá)到了 2.26GPa，斷裂強(qiáng)度達(dá)到 3.1GPa，且斷裂應(yīng)變?nèi)愿哌_(dá) 23.3%。

圖6 CoCrFeNiAlTix(x=0,0.5,1,1.5）高熵合金的壓縮真實(shí)應(yīng)力一應(yīng)變曲線

圖7 高熵合金與常規(guī)結(jié)構(gòu)材料密度一屈服強(qiáng)度

圖8 高熵合金與常規(guī)結(jié)構(gòu)材料的楊氏模量一比強(qiáng)度

圖9 高熵合金與常規(guī)結(jié)構(gòu)材料的楊氏模量一應(yīng)變硬化率

圖10 FeCoNiCrMn高嫡合金與常規(guī)結(jié)構(gòu)材料應(yīng)變硬化率比 較

圖11 高熵合金與鎳基高溫合金高溫力學(xué)性能

2）耐熱性

高熵合金的熔點(diǎn)普遍較高，并且在高溫時(shí)仍具有較高的強(qiáng)度與硬度。由于高熵合金混亂度大，加之高溫的作用會(huì)更加顯著，使其高熵效應(yīng)得到充分發(fā)揮，依舊存在固溶強(qiáng)化效應(yīng)。

3）耐腐蝕性

高熵合金中一些特定元素易形成致密氧化膜，同時(shí)，合金具有玻璃化、微晶化、單相結(jié)構(gòu)等特性，這些為高熵合金耐腐蝕性能的提高提供了有利條件，尤其是含有Cu,Ti,Cr,Ni或Co的高熵合金，與304不銹鋼一樣，在高濃度H2SO4,HCI,HNO3 中均表現(xiàn)出很好的耐腐蝕性能，這個(gè)特性是其他鐵合金所不具備的，見表2。Cu對合金抗腐蝕能力的增強(qiáng)有重要意義，這是因?yàn)镃u有利于鈍化膜（硫化銅、硫酸銅、氫氧化銅）的形成，可阻擋或減少合金與腐蝕液的接觸機(jī)會(huì)，增大腐蝕電位，減小腐蝕電流密度，從而增強(qiáng)合金的抗腐蝕性。

表2 高熵合金的耐腐蝕性能

4）磁學(xué)性能

由于現(xiàn)階段高熵合金成分中普遍包括 Fe,Co.Ni等磁性元素，使得這些高熵合金的磁學(xué)性能較為顯著。圖12為 CoCrFeNiCuAI合金的室溫磁化曲線及飽和磁化強(qiáng)度隨溫度變化的曲線。CoCrFeNiCuAI高熵合金室溫飽和磁化強(qiáng)度為38.18emu/g，剩磁比為5.98%，矯頑力為 45Oe，退火后飽和磁化強(qiáng)度為16.08emu/g，剩磁比為3.01%，矯頑力為15Oe。退火后合金的磁性能比鑄態(tài)合金的有所下降。研究表明，CoCrCuFeNiTix,CoCrFeNiCuAI高熵合金具有很好的軟磁性能。

圖12 CoCrFeNiCuAI合金的磁化曲線

 (a)室溫磁化曲線；(b)飽和磁化強(qiáng)度隨溫度變化曲線

在傳統(tǒng)合金的制備基礎(chǔ)上，高熵合金的制備方法也得到了相對充分的研究。葉均蔚等人最開始制備高熵合金時(shí)使用的方法是真空電弧熔鑄法 ，它也是當(dāng)今科研領(lǐng)域最常用的一種制備高熵合金的方法。鑄造所得的合金尺寸和形狀經(jīng)常會(huì)受到限制，而且產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力較大，微觀組織在制備過程中比較難控制，成分偏析、脆性相、空隙以及縮孔等缺陷容易出現(xiàn) ，這些缺陷往往會(huì)使材料的綜合性能受到嚴(yán)重的影響，故而限制了產(chǎn)品的推廣。隨著國內(nèi)外科研工作者研究的深人，到目前為止已經(jīng)研究出了有很多種適合高熵合金的制備方法，如真空熔煉法、激光熔覆法、機(jī)械合金化法、粉末冶金法等。高熵合金涂層主要采用電化學(xué)法、熱噴 涂法、磁控濺射法等技術(shù)制備。

1）真空熔煉法

這項(xiàng)技術(shù)是用來制備高熵合金最傳統(tǒng) 、應(yīng)用次數(shù)最多的方法。真空熔煉法主要是將一定比例的純金屬放人坩堝中，不斷抽氣達(dá)到真空狀態(tài) ，再充入保護(hù)性氣體氬氣（Ar）以防原材料被污染 ，等到所有金屬均勻融化后放入水冷銅模中澆鑄成型 。根據(jù)原理，真空熔煉分為真空電弧熔煉法和真空熱感應(yīng)熔煉法 ：

① 真空電弧熔煉法 。

真空電弧熔煉法設(shè)備如圖13所示 ，利用電熱，即在電極和裝有需要被熔煉物質(zhì)的坩堝之間產(chǎn)生電弧以得到高溫 ，但是在熔化之前，要在真空熔煉爐中反復(fù)抽真空后充入惰性氣體進(jìn)行保護(hù)。這種方法可以用來制備熔點(diǎn)比較高的合金，而且對清除某些比較容易揮發(fā)的雜質(zhì)與氣體非常有效。真空電弧熔煉法與其他制備高熵合金的方法相比在操作上更加容易 ，但是用該方法制作出來的鑄錠內(nèi)各個(gè)區(qū)域的各元素含量不均勻 ，需要之后再進(jìn)行二次熔解、熱處理等方法來去除偏析現(xiàn)象。

圖13 真空電弧熔煉法制備裝置

② 真空熱感應(yīng)熔煉法。

真空熱感應(yīng)熔煉法原理 如圖14所示。利用電磁感應(yīng)技術(shù)，熱感應(yīng)爐可以在感應(yīng)過程中產(chǎn)生渦電流 ，爐料本身也有電阻 ，可以將渦電流轉(zhuǎn)化成自身的熱量達(dá)到熔化金屬的目的。該項(xiàng)技術(shù)可以同時(shí)熔煉大量的合金 ，然而對金屬元素的熔點(diǎn)有一定限制，只能熔煉一些熔點(diǎn)不高的原材料。在選取組成高熵合金的金屬元素時(shí)，一般會(huì)選取一個(gè)或者多個(gè)熔點(diǎn)較高的金屬元素，所以，該種方法應(yīng)用得不太廣泛。

圖14 真空熱感應(yīng)熔煉法制備高熵合金

2）激光熔覆法

激光熔覆法，又叫激光包覆法，是一種用來改善基體材料表面性能的技術(shù)。原理是，在材料基體表面附著一種熔覆材料并利用高能密度的激光束對表面進(jìn)行輻照，激光束能夠在瞬間產(chǎn)生大量的熱，使熔覆材料在基體表面迅速熔化，隨后在基體材料的表面進(jìn)行擴(kuò)散和凝固，形成具有特殊要求性能涂層。由于輻射在基體表面的高能密度激光具有非常高的能量密度，因而其加熱速度非常快，能夠迅速熔融涂覆材料，對基體的熱影響較小。另外，還可通 過控制激光輸人功率來控制激光的高能密度并控制原始熔覆材料熔融速度和熔融程度從而控制基體材料涂層的性能。利用激光熔覆可在涂層材料和基體材料間得到十分致密的合金層從 而使涂層能夠穩(wěn)定存在。

3）機(jī)械合金化法

機(jī)械合金法是一種固態(tài)加工工藝，將固態(tài)的合金粉末放置于球磨罐中加入一定數(shù)量的磨球 ，再將球磨罐放置于高能球磨機(jī)中，球磨罐在高能球磨機(jī)中進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，從而研磨球?qū)Ψ勰╊w粒進(jìn)行長時(shí)間快速打擊研磨，從而使得元素粉末發(fā)生原子擴(kuò)散使各元素充分混合均勻，最終實(shí)現(xiàn)固態(tài)合金化。由于該制備技術(shù)是通過磨球的碰撞打擊使得各元素進(jìn)行合金化，因而其較易得到納米晶和非晶結(jié)構(gòu)，因此機(jī)械合金方法在制備非晶合金粉末以及納米晶粉末 等材料有較大優(yōu)勢。機(jī)械合金化特點(diǎn)使其制備的高嫡合金與傳統(tǒng)的熔煉鑄造方法相比有著較好的綜合性能 。該方法制備的高嫡合金具有穩(wěn)定的微觀結(jié)構(gòu) ，較好元素均勻性和較好的力學(xué)性能。

4）粉末冶金法

粉末冶金法是以制成粉末狀態(tài)的金屬或非金屬作為原料，再將原料粉末進(jìn)行壓制、燒結(jié) ，最終得到高熵合金制品。由于粉末冶金方法能夠進(jìn)行低溫度燒結(jié)且能夠避免枝晶偏析，這是傳統(tǒng)的熔煉與鑄造的方法無法做到的，因而可以用粉末冶金的方法來制取用普通的熔煉與鑄造方法難以制備的一些材料，并且該方法材料利用率較高，一般能夠達(dá)到 90%以上，充分節(jié)約了制備的成本 。基于粉末冶金法的優(yōu)勢，其越來越受到眾多研究者的青睞 。粉末冶金法中令人關(guān)注的一種技術(shù)是，等離子燒結(jié)技術(shù) （SparkPlasmaSintering,SPS)。該技術(shù)是通過在粉末顆粒間或空隙內(nèi)開關(guān)直流脈沖電壓產(chǎn)生瞬間高溫的等離子體，這些等離子體能將粉末顆粒表面吸附的雜質(zhì)和氣體迅速消除，并能夠提高物質(zhì)擴(kuò)散和遷移的效率 ，使物質(zhì)在低溫和短時(shí)間內(nèi)完成燒結(jié) 。

圖15 放電等離子燒結(jié)法制備高熵合金

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

①具有高達(dá)100K/s的升溫速率，能實(shí)現(xiàn)快速升溫；

②燒結(jié)后得到的產(chǎn)品晶粒很小，可以比其他制備粉末的方法小1個(gè)數(shù)量級，細(xì)晶效果非常明顯；

③燒結(jié)能使材料的致密度快速提升，幾分鐘的時(shí)間就能達(dá)到98％的致密度；

④燒結(jié)工藝簡單 ，一般不用對粉末進(jìn)行預(yù)先的壓片處理，也無須添加任何黏 結(jié)劑；

⑤燒結(jié)后的材料力學(xué)性能較好。

多主元高熵合金表現(xiàn)出與傳統(tǒng)合金不同的特性，通過適當(dāng)?shù)暮辖鹋浞皆O(shè)計(jì)，可以獲得種類繁多的新型合金，這類合金具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫氧化及耐高溫軟化、耐腐蝕、耐磨、高電阻率、優(yōu)異的磁電等綜合性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。利用高熵合金的高硬度及耐磨性，可制作刀具、模具、各類工具，如高爾夫球頭打擊面、油壓氣壓桿、鋼管及輥壓筒的硬面；高熵合金良好的耐火性使其可作為渦輪葉片材料、焊接材料、熱交換器材料、高溫爐的耐火材料、噴鍍金屬材料的抗擴(kuò)散膜、微機(jī)電材料、超高大樓的耐火骨架材料和航空航天材料；高強(qiáng)度及良好的耐蝕性使其可作為化學(xué)工程及船舶材料；優(yōu)異的磁學(xué)性能使其可應(yīng)用于電子通信領(lǐng)域，如作為高頻變壓器、馬達(dá)的磁心、磁屏蔽、磁頭、磁盤、磁光盤、高頻軟磁薄膜材料。

1）耐熱性的應(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)具有更優(yōu)異高溫性能的發(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)具有卓越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.

高熵合金優(yōu)異的綜合性能使得其適用范圍寬廣.高熵合金軟磁性能優(yōu)異,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、高溫抗氧化性優(yōu)異,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. 高熵合金作為合金界的新秀，吸引了越來越多研究者的目光，未來可期！