多主元高熵合金的发展现状及前景

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高熵合金的研究现状

高熵合金的研究现状
起到 保 护作 用 。 原 因在 于 : 高 熵 合金
合金 结构简 单, Al 元 素 对 合 金 结 构 转 变及 硬度 、 摩 擦磨 损行 为起 到重 要
I N S I G H T
为 真空 电弧 炉熔 铸法 , 其 他 的制备 方 法有 : 机械合 金化法 、 电化学 法 、 热喷 涂法、 磁控 溅 射法 、 粉 末 冶金法 、 激 光
熔 覆法 。 其 中激 光熔 覆法 是 最近 发展 女 表 面 e Ni Ti Al C o Cr Cu 系
度。 研究表明, 高 熵 合 金在 1 0 0 0 ℃的 高 温下进 行 长时 间( 约1 2 h ) 的热处 理 后, 硬度 不降反升 , 与传 统合金形 成了
= 高熵合金的制备方法与性 O. 9 2 0 1 4圜
I 。
在合金 基体 内部形成纳 米晶颗粒 。
③高 熵 合金 拥有 极 大 的混乱 度 ,
特 别是 在高 温 下 , 其混 乱度 将 会变 得 更大 。 根据 合金 自由能越低 , 则合 金系
械性能 也将 会产生极 大的变化 。
⑥高熵合金 中总有一些元素 , 如铝 ( A1 ) 元素 , 会使合金产 生致密氧化 物,
I N S I G H T I 匪薹
高熵合金的研究现状
■ 文 /邱 星武 四川建 筑职业技术 学院
高 熵合 金 又称 高混 乱度 合 金 , 是 由我 国台 湾学 者 在 2 0 世纪 9 0 年 代率 先 打破 传 统合 金设 计模 式 , 提 出 的新 合 金设 计 理念 , 并成 功采 用真 空 电弧 炉 熔铸 法 制备 了高 熵合 金 。 高熵 合 金 所 含元 素为 5 种或5 种 以上 , 该类合 金
统 越趋 于 稳定 的原 则 , 高熵 合 金在 高 温 下 的稳 定性 依然 极高 , 固溶 强化 依

浅谈高熵合金

浅谈高熵合金

浅谈高熵合金文献综述1.高熵合金发展及研究现状随着现代经济,科技,军事的发展,人们对于材料的性能提出了更高的要求,传统合金已经不能满足社会的要求,而传统合金的合成理念是以一种或两种元素为主要元素.同时添加适量的其他元素来改善或增加合金性能,从而获得所需具有特殊性能的合金。

这种合成方式带来了问题,一,金属的结构变得越来越复杂,使我们难以分析和研究;二,过多添加其他元素,使组织中出现了脆性金属间化合物,使合金性能下降;三,限制了合金成分的自由度,从而限制了材料的特殊微观结构及性能的发展。

高熵合金的概念由台湾学者叶均蔚提出,高熵合金的概念为含有多种主要元素,其中每种主元均具有较高摩尔分数,但不超过35%,因此没有一种元素含量能占有50%以上,这种合金是由多种元素共同表现特色。

这个观点摆脱了传统合金以一种金属元素为主的观念。

高熵合金的主要元素种类n≥5且以≤13。

对于每一种多主元合金系统可设计成简单的等原子摩尔比合金,也可设计为非等原子摩尔比合金,以及添加次要元素来改良合金性能。

高熵合金易形成简单结构列如:面心立方、体心立方相。

并非形成复杂的金属间化合物。

这是由于多种主要元素形成固溶体合金的高混合熵加强了元素间的相溶性,从而避免发生相分离以及金属间化合物或复杂相的形成。

当然在某些合金体系中高熵效应并不能完全抑制金属间化合物的生成,但是这些金属间化合物数量少并且化合物一般具有简单的晶体结构,或者这些金属间化合物相包含很多其他元素而使得其有序度大为降低。

高熵合金具有良好的发展前景,Al Fe Cu Co Ni Cr、AI TI Fe NI Cu Cr、AI Co Cr Cu Fe Ni等系列的高熵合金系列都被广大的学者研究。

对于高熵合金,现阶段还可以高熵合金的微观组织结构,进行相分析及电化学性能、磁性能的测定,以建立合金元素选择理论、凝固结晶理论以及热处理理论等进行更进一步的研究。

目前,制备高熵合金的方法有用传统的熔铸、锻造、粉末冶金、喷涂法及镀膜法来制作块材、涂层或薄膜。

高熵合金的发展及工业应用展望

高熵合金的发展及工业应用展望
2、力学性能:高熵合金具有出色的力学性能,如高强度、高硬度、良好的耐 磨性和耐腐蚀性等。这些性能使其在许多领域,如航空航天、汽车和医疗设备中 有潜在的应用。
三、高熵合金的研究进展
3、物理性能:高熵合金的物理性能也表现出独特的特性,如良好的热导率、 电导率和磁导率等。这些特性使其在电子设备、能源转换和存储设备等领域有广 泛的应用前景。
内容摘要
高熵合金是指由五种或五种以上元素以等原子比或近等原子比混合而成的合 金。与传统合金相比,高熵合金具有一些显著的优势。首先,高熵合金可以大幅 度降低生产成本和资源消耗。由于其简单的制备工艺和低廉的原材料成本,高熵 合金可以为制造业带来巨大的经济效益。其次,高熵合金具有优异的物理、化学 和机械性能,如高强度、高硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性等。这些特性使得高 熵合金具有广泛的应用前景。
内容摘要
高熵合金的应用领域非常广泛。在汽车制造业中,高熵合金可以被用于制造 发动机部件和底盘零件等关键部位,以提升其耐高温、耐腐蚀和抗疲劳性能。在 航空航天领域,高熵合金可用于制造航空发动机和航天器结构部件,以增强其高 温强度和抗疲劳性能。此外,高熵合金在电子、医疗和能源等领域也有着广泛的 应用。
三、高熵合金的关键技术分析
3、制备工艺:在制备过程中,需要对原材料的纯度、熔炼温度、熔炼时间、 冷却速度等工艺参数进行严格控制,以确保合金获得最佳的组织结构和性能。
四、应用前景总结
四、应用前景总结
高熵合金作为一种新型的高性能材料,具有广阔的应用前景。在航空航天、 汽车制造、石油化工、医疗器械等领域,高熵合金都具有重要的应用价值。然而, 要实现这些应用,还需要解决制备技术、成本等方面的问题。未来,随着技术的 不断进步和新材料的发展,高熵合金的应用前景将更加广阔。

高熵合金行业报告

高熵合金行业报告

高熵合金行业报告引言。

高熵合金是一种新型的金属材料,具有优异的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能。

近年来,随着科技的不断进步和工业的快速发展,高熵合金在航空航天、能源、汽车等领域得到了广泛的应用。

本报告将对高熵合金行业进行全面的分析和研究,以期为相关领域的从业者和研究人员提供参考。

一、高熵合金的定义和特点。

高熵合金是指由五种或五种以上元素组成的合金,各元素的摩尔比相近,没有主要元素和杂质元素的区别。

高熵合金具有以下特点:1. 高熵合金具有优异的力学性能,包括高强度、高韧性和高硬度。

2. 高熵合金具有优异的耐热性能,能够在高温环境下保持稳定的性能。

3. 高熵合金具有优异的耐腐蚀性能,能够在恶劣的环境中长期稳定运行。

二、高熵合金的应用领域。

1. 航空航天领域。

高熵合金在航空航天领域得到了广泛的应用,包括航空发动机、航天器结构材料等。

由于高熵合金具有优异的耐热性能和耐腐蚀性能,能够满足航空航天领域对材料性能的高要求。

2. 能源领域。

高熵合金在能源领域的应用也日益广泛,包括核能、化工等领域。

高熵合金能够在高温、高压、腐蚀性环境下保持稳定的性能,因此在能源领域具有重要的应用前景。

3. 汽车领域。

高熵合金还在汽车领域得到了应用,包括发动机、车身结构材料等。

高熵合金具有优异的力学性能,能够提高汽车的性能和安全性。

三、高熵合金行业的发展现状。

目前,高熵合金行业正处于快速发展阶段,国内外的许多企业和研究机构都在积极投入到高熵合金的研发和生产中。

一些新型高熵合金材料已经投入实际应用,并取得了良好的效果。

同时,一些新的高熵合金材料也在不断涌现,为高熵合金行业的发展注入了新的活力。

四、高熵合金行业的发展趋势。

1. 技术创新。

随着科技的不断进步,高熵合金行业也在不断进行技术创新,开发出更加优异的高熵合金材料。

未来,高熵合金行业将会出现更多的新材料,满足不同领域的需求。

2. 产业链完善。

高熵合金行业的产业链也在不断完善,从材料研发到生产加工再到应用,形成了完整的产业链条。

高熵合金材料的研究进展

高熵合金材料的研究进展

高熵合金材料的研究进展高熵合金材料是一种近年来备受关注的新型金属材料,其主要特点是具有高度的熵值和良好的机械性能。

与传统的单组元合金相比,高熵合金材料由多种元素组成,且其组成成分中每种元素的比例都非常接近,因此其组织结构也具有高度的熵值。

高熵合金材料有着广泛的应用前景,可以在能源、航空航天、机械制造等领域得到应用,因此研究高熵合金材料的制备和性能也已经成为了当代材料科学研究领域的热门话题。

一、高熵合金材料的制备方法目前,高熵合金材料的制备方法主要包括机械合金化法、电弧熔炼法、热喷涂法和粉末冶金法等。

其中,机械合金化法是一种将微米级别的元素混合在一起,并通过球磨或高能球磨等手段对元素进行混合的方法,其优点是可以实现成分的精细调节和微观组织的控制;电弧熔炼法则是一种高温下将元素熔化混合的方法,其优点是可以得到高质量的高熵合金材料;热喷涂法可以通过在基材上喷涂不同种类的元素,再进行处理得到高熵合金材料;粉末冶金法则是通过混合不同元素的粉末,并进行冷压成型、热处理等步骤,最终得到高熵合金材料的方法。

二、高熵合金材料的性能高熵合金材料的主要特点是组成成分中各元素比例相似,因此其组织结构也更为随机和复杂,形成了一种具有高度熵值的材料,故具有一系列独特的性能。

其中,高熵合金材料的高温下的稳定性比较好,可以在高温下保持较好的机械性能;高熵合金材料的抗腐蚀性能也比较好,不会在湿润、潮湿环境下发生氧化、腐蚀等问题,可以作为一种新型的耐腐材料;此外,高熵合金材料还具有高的硬度和韧性,可以在极端条件下工作等。

三、高熵合金材料的应用前景高熵合金材料的特殊性能为其在能源、航空航天、机械制造等领域的应用提供了广泛的前景。

例如,在航空航天领域,高熵合金材料可以作为结构材料、燃料喷嘴材料和导热材料等使用;在能源领域,高熵合金材料可以作为核反应堆内部结构材料、太阳能电池材料等使用;在机械制造领域,高熵合金材料可用于制造刀具、模具、轴承等特殊用途的零件。

高熵合金性能的研究现状

高熵合金性能的研究现状

Metallurgical Engineering 冶金工程, 2018, 5(1), 17-24Published Online March 2018 in Hans. /journal/menghttps:///10.12677/meng.2018.51003Research Status of High EntropyAlloy PerformanceLijuan Lan, Yingying Gu, Tianjiao Pu, Heguo Zhu*School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing JiangsuReceived: Feb. 22nd, 2018; accepted: Mar. 8th, 2018; published: Mar. 19th, 2018AbstractDue to its high strength, high hardness, excellent wear and corrosion resistance, good thermal stability at high temperatures and high oxidation resistance properties, high-entropy alloy is a new alloy with great development potential in areas such as aerospace and electronic communi-cation. Research status on the properties of high-entropy alloys is reviewed, including mechanical properties, corrosion resistance and high temperature oxidation resistance. Main effective factors on properties are separately discussed, with alloy elements, preparation process, plastic deforma-tion and alloy ratio included. The deficiencies existed in high-entropy alloys’ researches are sum-marized. The prospects of the properties of high-entropy alloys are also proposed.KeywordsHigh Entropy Alloy, Mechanical Properties, Corrosion Resistance, Oxidation Resistance高熵合金性能的研究现状兰利娟,顾莹莹,濮天姣,朱和国*南京理工大学材料科学与工程学院,江苏南京收稿日期:2018年2月22日;录用日期:2018年3月8日;发布日期:2018年3月19日摘要高熵合金是一种新型合金,具有高的强度与硬度、优异的耐磨性与耐腐蚀性及强的热稳定性和抗氧化性*通讯作者。

高熵合金新材料的研究进展

高熵合金新材料的研究进展

高熵合金新材料的研究进展一、本文概述随着科技的不断进步和工程需求的日益提高,新材料的研究与开发已经成为推动社会发展的重要驱动力。

高熵合金作为一种新型合金材料,以其独特的组织结构和优异的性能引起了国内外学者的广泛关注。

本文旨在全面综述高熵合金新材料的研究进展,包括其定义、特性、制备方法、应用领域以及面临的挑战等方面,以期为相关领域的研究人员和技术人员提供参考。

高熵合金,也被称为多主元合金,是一类由五种或五种以上主要元素组成的合金,这些元素在合金中的含量通常在5%至35%之间。

由于其组成元素的多样性,高熵合金在组织结构、力学性能、物理性能等方面表现出与众不同的特点。

与传统合金相比,高熵合金通常具有高强度、高硬度、高耐磨性、高热稳定性以及良好的抗腐蚀性能等。

本文将从高熵合金的制备技术、性能优化、应用拓展等多个方面,系统介绍高熵合金的研究现状和发展趋势。

也将探讨高熵合金在实际应用中面临的挑战和未来的发展方向,以期为高熵合金的进一步研究和应用提供有益的参考和启示。

二、高熵合金的制备技术与工艺高熵合金作为一种新型金属材料,其制备技术与工艺对于其性能和应用具有至关重要的影响。

目前,研究者们已经探索出多种制备高熵合金的方法,包括熔炼法、粉末冶金法、机械合金化法以及溅射法等。

熔炼法是最早用于制备高熵合金的方法之一,它通过将不同元素的原料混合在一起,然后在高温下进行熔炼,使元素间充分扩散和混合,最终得到高熵合金。

这种方法制备出的高熵合金成分均匀,但可能会受到杂质元素的影响,导致性能下降。

粉末冶金法是一种通过粉末混合、压制和烧结等步骤制备高熵合金的方法。

这种方法可以精确控制合金的成分,并且能够在较低的温度下制备出高熵合金,避免了熔炼过程中可能出现的氧化和挥发等问题。

然而,粉末冶金法制备的高熵合金可能存在孔隙和密度不均等问题。

机械合金化法是一种通过高能球磨等机械方式使元素粉末混合并发生固态反应制备高熵合金的方法。

这种方法可以在较低的温度下实现元素间的混合和反应,制备出的高熵合金具有纳米结构,性能优异。

多主元高熵合金的研究现状与应用展望

多主元高熵合金的研究现状与应用展望

多主元高熵合金的研究现状与应用展望∗隋艳伟;陈霄;戚继球;何业增;孙智【摘要】主要概述了目前关于多主元高熵合金的研究中所取得的一些进展,首先对高熵合金的设计指导原则、四大效应以及制备工艺进行了相应的概括;其次概述了该新型合金目前大致的研究领域,并详细介绍了其在实际应用过程中所面临的一些问题及相应的研究成果;最后依据合金相关特性,对其可能的应用前景进行了展望。

%Research progress and some achievements of high-entropy alloys with multi-principal elements today are summarized.Firstly,the broad design principles,four effects and several preparation methods of this new kind alloy are covered.Then maj or research areas of high-entropy alloys are introduced.Besides,the problems existed in application process and relevant achievements are described in detail.At last,according to the charac-teristics of high-entropy alloys,probable applications fields are presented.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2016(047)005【总页数】5页(P5050-5054)【关键词】高熵合金;设计原则;四大效应;研究现状与展望【作者】隋艳伟;陈霄;戚继球;何业增;孙智【作者单位】中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州 221000;中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州 221000;中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州 221000;中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州 221000;中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州 221000【正文语种】中文【中图分类】TG135;TG133传统的合金设计主要是以一种或两种元素为主,并辅以少量次要元素改善合金性能[1]。

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多主元高熵合金的发展现状及前景06级材料物理与化学刘泽摘要多主元高熵合金又称为高混乱度合金,其是以多种金属元素皆占有高原子百分比为特点的合金,突破了以1种或2种金属元素为主的传统合金的发展框架,是一种新的合金设计理念。

高熵合金具有许多有别于传统合金的组织和性能特点。

重点介绍了高熵合金的定义、组织和性能特点及其应用,并介绍了该方向的一些研究进展。

关键词:多主元合金高熵合金组织性能引言到目前为止,传统合金的配方仍不脱离以1种金属元素为主的观念,人类依此观念配制不同合金,采用不同的制造加工工艺,进而应用到不同的地方,都是在这个框架下发展及改善的。

另外,传统合金的发展经验告诉我们,虽然可以通过添加特定的少量合金元素来改善合金的性能,但合金元素种类的过多会导致很多化合物尤其是脆性金属间化合物的出现,从而导致合金性能的恶化,如变脆,此外,也给材料的组织和成分的控制带来很大困难,因此合金元素的种类越少所能得到的金属内部结构越单纯。

但是上世纪90年代初,台湾学者提出了多主元高熵合金的概念,即:就是多种主要元素的合金。

在该合金中,其中每种主要元素都具有高的原子百分比,但不超过35%,因此没有一种元素能占有5O%以上,也就是说这种合金是由多种元素集体领导而表现其特色。

而且研究表明,多种主元素倾向混乱排列而形成简单的结晶相。

因为没有人用过如此多种主元素做出单纯的晶体结构,所以这一发现前所未见。

高熵合金拥有许多特性,而极高的硬度、耐温性以及耐蚀性是其显著特点。

而高熵合金材料在铸态或是完全回火状态等工艺处理下所表现出的微结构纳米化、非晶态倾向也使得高熵合金在应用性方面有着广阔的前景。

目前中国台湾清华大学正联合工研院材料所、成功大学开展高熵合金大型纳米化和非晶化的研究计划。

1. 高熵合金发展及应用现状高熵合金概念是在1995年由台湾学者提出,在该合金中,其中每种主要元素都具有高的原子百分比,但不超过35%,因此没有一种元素能占有5O%以上,也就是说这种合金是由多种元素集体领导而表现其特色。

此合金的设计理念与传统合金设计理念有巨大的差异,同时在深入研究过程中,高熵合金的高性能与良好的内部组织结构也逐渐使其成为合金的一个新的研究方向,并逐步走向应用化、产业化发展的道路。

纳米析出的现象是高熵合金重要的特色,微结构的纳米化可增进许多力学、电化学及物理性能。

所以,在中国台湾国科会的大力支持下,目前中国台湾清华大学正联合工研院材料所、成功大学开展高熵合金大型纳米化和非晶化的研究计划。

而高熵合金所体现出来的,高硬度、耐磨性、耐温性、耐腐蚀性等也使得高熵合金在应用领域有着极其广泛的前景。

诸如::高硬度且耐磨耐温耐蚀的工具、模具、刀具;高尔夫球头打击面、油压气压杆、钢管及辊压筒的硬面;高频变压器、马达的磁心、磁屏蔽、磁头、磁盘、磁光盘、高频软磁薄膜;化学工厂、船舰的耐蚀高强度材料;涡轮叶片、焊接材料、热交换器及高温炉的耐热材料;超高大楼的耐火骨架和微机电材料等。

高熵合金被认为是最近几十年来合金化理论的三大突破之一(另外两项分别是大块金属玻璃和橡胶金属)。

是一个可合成、分析和控制的合金新世界,可以开发出大量的高技术材料,而且可以采用传统的熔铸、锻造、粉末冶金、喷涂法及镀膜法来制作块材、涂层或薄膜,对于传统的钢铁产业无疑是“柳暗花明又一村”。

就实用性而言,若无法找到功能合适的传统合金,高熵合金或许可以适用。

2. 高熵合金的组织及性能特点2.1高熵合金的内部组织结构状况传统合金的发展经验认为,合金元素种类较多时会产生多种金属间化合物,不但难以分析且材质变脆,缺乏应用性。

而且经典的Gibbs相率认为,n种元素的合金系统所能产生的平衡相的数目p=n+1,在非平衡凝固时形成的相数p>n+1。

然而中国台湾学者对高熵合金的研究却发现并非如此。

他们发现多主元高熵合金凝固后不仅不会形成数目众多的金属间化合物,反而会形成简单的体心立方或面心立方相甚至非晶质,有时还会附带另一晶间化合物相,且所得相数p《n+1。

他们把其中原因归结为高熵效应。

NiAl、TiA1等强金属间化合物的形成熵分别为1.38R和2.06R,与n=5时的混合熵在相同范围。

换句话说,如果元素数目较多而导致系统的混合熵比形成金属间化合物的熵变还要大时,高熵效应就会抑制脆性金属问化合物的出现,促进元素间混合形成简单的体心立方或面心立方结构,有时还会附带另一晶间化合物相。

在铸态和完全回火态都会析出纳米相结构甚至非晶质结构是高熵合金的重要特色,而传统的合金或者大块非晶合金只有在特殊的热处理条件状态下才可能析出同样的纳米结构相。

微结构的纳米化可增进许多力学、电化学及物理性能。

当高熵合金熔化时,所含元素混乱排列成为液体,凝固为固相后,因涉及多元素的扩散及再分配,将阻碍析出物的形核及生长,有利于纳米相的形成。

对于快速凝固或真空镀膜而言,高熵合金更能展现非晶化的倾向。

目前的研究结果表明,高熵效应抑制脆性金属间化合物的出现,促进元素间混合形成简单的体心立方或面心立方结构甚至非晶质由于相及微结构的可鉴定性及单纯性,故高熵合金如同传统合金一样,是一个可分析、可了解的合金领域。

2.2 高熵合金的性能特点3. 展望传统合金体系的发展已趋饱和,突破以1种或2种金属元素为主的传统合金的发展框架已是冶金科学家的一个追求目标。

高熵合金正是在这样的趋势下发展起来的。

高熵合金的概念最先由中国台湾清华大学的科学家在2O世纪9O年代中期提出并进行了研究,但直到2004年才有相应的研究成果。

因此,2004年之前没有相应的研究工作在中国台湾之外的地区开展。

最近剑桥大学的科学家也开始在等摩尔多主元合金方面开展了研究工作。

高熵合金的研究还是一块处女地,无论理论研究和实验研究结果都非常少。

人们对这一合金化过程的机理以及其中涉及到的诸多科学问题基本还没有什么认识。

实际上,现在出现的一些高熵合金体系也只是通过所谓的鸡尾酒式的方法调配而成,还没有科学选择合金元素的理论。

另外,对它们凝固后的组织形成以及各方面的性能比如力学性能、耐温和耐磨性能、电学和磁学性能以及其它一些物理性能,都还没有清晰的认识。

高熵合金的研究具有前瞻性,具有学术研究及应用价值。

由于应用潜力多元化,面对的产业也多元化,因此传统合金工业的升级及高科技产业的发展也将为高熵合金开辟无限发挥的空间,对传统冶金和钢铁行业的提升无疑具有重要意义。

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