高熵合金

基本介绍

高熵合金（High-entropy alloys）简称HEA，是由五种或五种以上等量或大约等量金属形成的合金，且每种主要元素的原子分数＞5%并＜35%。

高熵合金其内部微观结构混乱，原子排布随机、无序。这种合金是通过对高温液态金属快速冷却（快速淬火）实现的。

应用前景

1 高温性能的应用

与Ni基高温合金相比，HEAs在高温下具有更高的稳定性、更低的成本和密度、正的晶格失配，这表明这些合金由于具有吸引人的高温机械性能，有可能取代Ni基高温合金作为下一代高温材料。

高温合金是发动机热端部件不可替代的关键材料。经研究表明，高熵合金在高温的条件下，具有非常优异的高温稳定性和抗氧化性，这为一些在极端环境服役下的器件研发提供了新的方向。如在发动机叶片，高温服役工程材料上，高熵合金均展现出了非常大的发展潜力。

2 断裂韧性的应用

脆性断裂没有塑性变形的迹象，通常以灾难性方式发生，开发具有卓越性能的新型金属材料具有重要意义。而在HEAs中，没有出现像钢、非晶合金、镁合金、多孔金属和纳米金属等许多传统合金那样尖锐的韧脆转变，这表明这些合金可能是极端寒冷条件下应用的优良候选材料，例如，用于船体、飞机和低温储存罐的材料等。

3 耐腐蚀性的应用

HEAs涂层的耐蚀性能均优于A36钢基体，腐蚀电流甚至低于304不锈钢。高熵合金作为一种新开发的多主元合金，超越了基于单一多数主体元素的传统合金的设计限制，具有提高耐腐蚀性的潜力。

在高熵光热转换材料方面，因为光热转换是指通过反射、吸收或其他方式把太阳辐射能集中起来，转换成足够高温度的过程，以有效地满足不同负载的要求。在特殊的服役环境下要求材料在具有良好的高温稳定性的同时，需要具有优异的耐蚀性能、较低的膨胀率及耐候性。而研究表明，高熵合金薄膜具有优异的耐蚀性能及耐高温性能，在提高光热转换效率方向具有无限可能。

光热转换器的集热管

4 高熵软磁材料

经研究表明，一些高熵合金体系具有优异的软磁性能。可以解决目前常规软磁材料的力学性能差，铸造性能不稳定的缺陷；在电机、变压器等工业领域展现出了非常大的发展潜力。

高熵软磁材料的性能及应用

5 轻质高熵合金材料

轻量化是未来材料发展的一个重要方向，近年来高熵合金也开展了质材料的研究，并开始实现商业化应用。常见的有手机壳，手机卡槽等精密期间。

6 其它

高熵合金集众多优异性能于一身，可以应用的工业领域非常广阔。高熵合金的非晶形成能力较强，某些高熵合金能在铸态组织中形成非晶相。而传统合金要获得非晶组织，需要极大的冷却速度将液态原子无规则分布的组织保留到室温。非晶态金属的研究是近年来才兴起的，由于结构中无位错，具有很高的强度、硬度、塑性、韧性、耐蚀性及特殊的磁学性能等，应用也极为广泛。制备非晶态高熵合金无疑将进一步扩大高熵合金的应用领域。