什么是高熵合金？高熵合金有什么作用？

高熵合金概述：

       高熵合金是采用多種元素以相近的原子比例混合的新型合金材料，突破了傳統(tǒng)合金以一種或兩種金屬為主的合金設計局限。在高熵合金中，受多主元混合熵顯著提高的影響。金屬間化合物以及其他合金中間相的生成受到明顯抑制，沒有出現傳統(tǒng)經典的Gibbs理論中平衡相數量P不小于合金元素數量n+1的特點，反而形成簡單體心立方或面心立方結構甚至非晶，這就是高熵效應。高熵合金由多種原子特性迥異的元素簡單陣列導致的強烈的晶格畸變以及其凝固過程中產生的納米晶粒和非晶相都對其性能有重要影響，相較于普通合金具有硬度高、耐高溫、耐腐蝕等特點。此外，高熵合金成分設計時的“雞尾酒”效應，為高熵合金成分設計與應用提供了廣闊的空間。

高熵合金在3D打印中的作用：

       作為新一代的高溫結構材料，高熵合金受到了全世界范圍內的廣泛關注和徑相發(fā)展，但均處于起步階段，關于高熵合金的研究成果不多。在研究方面，目前收到關注的高熵合金體系主要有AIFeCrCo+X以及FeCoNiCrMn等，Murali等人發(fā)現了AIFeCuCrCoZn在原于配比條件下發(fā)固組織中納米晶粒析出現象，晶粒尺寸小于10nm。Gali等研究發(fā)現FoNicMn高熵合金材料在溫度由室溫向77K降低過程中，強度、塑性、斷裂韌性高類英高的現象。在應用方面，美國空軍實驗室自2010年起開展高溫高摘合金研究，近年來，某國海軍實驗室資助加州大學，杜克大學、弗吉尼亞大學等研究機構近千萬美元，用于開發(fā)海軍空間武器耐用2000℃高溫的高性能超高溫高熵合金。2013年，歐空局實施2000萬歐元的AMAZE項目，開展高熔點、高強度金屬結構件的快速增材制造技術研究。目前這項研究還處于材料研發(fā)階段。

       目前高熵合金應用的主要問題是合金體系的開發(fā)與高熵合金的加工，尤其是高熵合金的加工問題尤為突出，將3D打印先進加工手段與高熵合金結合起來，可以有效解決高熵合金推廣難的問題。

       利用EBSN檢測變形的高熵合金組織，其顯微組織有的展示為拉伸，有的是壓縮狀態(tài)。結果表明，在一些壓縮的樣品中存在變形孿晶。在拉伸加載后或壓縮的低應變下沒有觀察到孿晶，然而，孿晶的體積積分隨著壓縮應變增加而增加。

       某國納什大學的Rui Wang等通過激光直接沉積成形(DLF)制備了AICoCrFeNi高嫡合金，研究了沉積態(tài)樣品和分別在600°C、800°C、1000°C、1200°C下時效168h的樣品的顯微組織、物理性能和腐蝕性能。結果發(fā)現沉積態(tài)樣品是近乎單一的B2固溶體結構，在800°C、1000°C和1200°C時效后，晶間出現一些針狀和片狀的FCC沉積物，還有連續(xù)帶狀的FCC相沿晶界分布。而這些FCC相會使樣品壓縮屈服強度減弱，延展性增強。

       某國軍事科技大學的I.Kunce等人用AlCoCrFeNi預合金粉通過激光近凈成形制備了薄壁高熵合金樣品。不同掃描速度下制造的所有薄壁樣品呈現出柱狀晶粒結構。晶粒細長，幾乎垂直于襯底，與晶粒生長方向一致。在橢圓晶粒的各層之間，可以在層間界面處觀察到細等軸晶粒區(qū)域，這是利用激光直接制造技術生產薄壁結構中的一種普遍現象。冷卻速度增大時，晶粒尺寸減小。

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隨著研究的不斷深入，可以通過技術提高高熵合金的性能，從而讓成形制件更加牢固。