高熵合金的四個核心效應(yīng)

1.高熵效應(yīng)

高熵效應(yīng)是HEA的標(biāo)志性概念.比較理想的形成熵與屬的焓(選定IM化合物的形成焓)可以得知，在具有5個或更多元素的近等摩爾合金中，其更有利于形成SS相而不是IM化合物.這時不考慮特殊組合，僅熵和焓的高低來分析常規(guī)的SS相和IM相.熵值也只考慮生成熵.雖然振動、電子和磁性也影響其熵值，但是主要的因素仍然是合金的結(jié)構(gòu).

2.晶格畸變

嚴(yán)重的晶格畸變是因?yàn)楦哽叵嘀械牟煌映叽鐚?dǎo)致的.每個晶格位置的位移，取決于占據(jù)該位置的原子和局部環(huán)境中的原子類型.這些畸變比傳統(tǒng)合金嚴(yán)重的多.這些變原子位置的不確定性導(dǎo)致合金的形成焓較高.雖然在物理上，這可以降低X射線衍射峰的強(qiáng)度，增加硬度，降低電導(dǎo)率，降低合金的溫度依賴性.但是，仍然缺少系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)來定量描述這些性能的變化值是多少.例如，組成原子之間的剪切模量不匹配，也可能有助于硬化；局部鍵的變化也可能改變電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和相關(guān)的電子結(jié)構(gòu).

3.緩慢的擴(kuò)散特點(diǎn)

在HAs中，擴(kuò)散是緩慢的.這可以在納米晶和非晶合金的形成和其顯微結(jié)構(gòu)中觀察到.

4."雞尾酒"效應(yīng)

"雞尾酒"效應(yīng)是S.Ranganathan教授使用的短語.初的意圖是"一種愉快，愉快的混合物".后來，它意味著一種協(xié)同混合物，終結(jié)果是不可預(yù)測，且大于各部分的總和.這個短語描述了三種不同的合金類別；大塊金屬玻璃、超彈性和超塑性金屬以及HEAs.這些合金都是多主元素合金."雞尾酒"效應(yīng)表征了無定形大塊金屬玻璃的結(jié)構(gòu)和功能特性

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)動機(jī)葉片、噴氣飛機(jī)引擎、核聚變等眾多領(lǐng)域.

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才興起的，由于結(jié)構(gòu)中無位錯，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.高熵合金的種類繁多，其顯微結(jié)構(gòu)和性能具有很高的研究價值.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個合金系列，每個合金系列包括6-7元素，已經(jīng)產(chǎn)生了超過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)，合金元素數(shù)量和加工條件對其顯微結(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，為其結(jié)構(gòu)化應(yīng)用和功能化應(yīng)用提供了基礎(chǔ).