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(shè)計(jì)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(xiàn)傳統(tǒng)經(jīng)典的Gibbs理論中平衡相數(shù)量P不小于合金元素?cái)?shù)量n+1的特點(diǎn)，反而形成簡(jiǎn)單體心立方或面心立方結(jié)構(gòu)甚至非晶，這就是高熵效應(yīng)。高熵合金由多種原子特性迥異的元素簡(jiǎn)單陣列導(dǎo)致的強(qiáng)烈的晶格畸變以及其凝固過程中產(chǎn)生的納米晶粒和非晶相都對(duì)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(diǎn)。此外，高熵合金成分設(shè)計(jì)時(shí)的“雞尾酒”效應(yīng)，為高熵合金成分設(shè)計(jì)與應(yīng)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(jié)構(gòu)材料，高熵合金受到了全世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注和徑相發(fā)展，但均處于起步階段，關(guān)于高熵合金的研究成果不多。在研究方面，目前收到關(guān)注的高熵合金體系主要有AIFeCrCo+X以及FeCoNiCrMn等，Murali等人發(fā)現(xiàn)了AIFeCuCrCoZn在原于配比條件下發(fā)固組織中納米晶粒析出現(xiàn)象，晶粒尺寸小于10nm。Gali等研究發(fā)現(xiàn)FoNicMn高熵合金材料在溫度由室溫向77K降低過程中，強(qiáng)度、塑性、斷裂韌性高類英高的現(xiàn)象。在應(yīng)用方面，美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室自2010年起開展高溫高摘合金研究，近年來，某國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室資助加州大學(xué)，杜克大學(xué)、弗吉尼亞大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)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(shí)施2000萬歐元的AMAZE項(xiàng)目，開展高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度金屬結(jié)構(gòu)件的快速增材制造技術(shù)研究。目前這項(xiàng)研究還處于材料研發(fā)階段。

       目前高熵合金應(yīng)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(jìn)加工手段與高熵合金結(jié)合起來，可以有效解決高熵合金推廣難的問題。

       利用EBSN檢測(cè)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(jié)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(yīng)變下沒有觀察到孿晶，然而，孿晶的體積積分隨著壓縮應(yīng)變?cè)黾佣�增加�?/font>

       某國(guó)納什大學(xué)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(shí)效168h的樣品的顯微組織、物理性能和腐蝕性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)沉積態(tài)樣品是近乎單一的B2固溶體結(jié)構(gòu)，在800°C、1000°C和1200°C時(shí)效后，晶間出現(xiàn)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(huì)使樣品壓縮屈服強(qiáng)度減弱，延展性增強(qiáng)。

       某國(guó)軍事科技大學(xué)的I.Kunce等人用AlCoCrFeNi預(yù)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(xiàn)出柱狀晶粒結(jié)構(gòu)。晶粒細(xì)長(zhǎng)，幾乎垂直于襯底，與晶粒生長(zhǎng)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(xì)等軸晶粒區(qū)域，這是利用激光直接制造技術(shù)生產(chǎn)薄壁結(jié)構(gòu)中的一種普遍現(xiàn)象。冷卻速度增大時(shí)，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(shù)提高高熵合金的性能，從而讓成形制件更加牢固。