高熵合金综述
《CoCrFeNiCu系高熵合金的组织和力学性能》
《CoCrFeNiCu系高熵合金的组织和力学性能》一、引言随着现代工业技术的飞速发展，合金材料因其优异的性能被广泛应用于各种工程领域。
高熵合金作为一种新型合金材料，由于其独特的多主元结构，展现出了优异的力学性能和良好的抗腐蚀性。
CoCrFeNiCu系高熵合金作为其中的一种典型代表，其组织和力学性能的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文将主要对CoCrFeNiCu系高熵合金的组织结构和力学性能进行详细的阐述。
二、CoCrFeNiCu系高熵合金的组织结构CoCrFeNiCu系高熵合金是一种由钴（Co）、铬（Cr）、铁（Fe）、镍（Ni）和铜（Cu）五种主要元素组成的合金。
这种合金具有较高的熵值，从而形成了一种固溶体结构。
由于多元的组成，合金在凝固过程中会产生多种元素间的相互作用，导致形成复杂的相结构。
首先，该合金的组织结构主要表现在其固溶体相的构成上。
在室温下，这种合金主要由体心立方（BCC）和面心立方（FCC）两种固溶体相组成。
这两种相的比例和分布情况将直接影响合金的力学性能。
其次，除了固溶体相外，该合金还可能存在一些其他相，如碳化物、金属间化合物等。
这些相的存在会进一步影响合金的整体性能。
因此，对这些相的形成条件和性质进行研究，对于理解和控制合金的微观组织具有重要意义。
三、CoCrFeNiCu系高熵合金的力学性能CoCrFeNiCu系高熵合金的力学性能主要体现在其硬度、强度、塑性和韧性等方面。
这种合金的硬度较高，具有较好的耐磨性，这得益于其固溶体相的硬度和稳定性。
同时，由于多元的组成和复杂的相结构，该合金具有较高的强度。
此外，该合金还具有良好的塑性和韧性。
这主要得益于其固溶体相的均匀分布和良好的界面结合。
在受到外力作用时，合金能够有效地吸收和分散能量，从而表现出较好的塑性和韧性。
四、影响CoCrFeNiCu系高熵合金力学性能的因素影响CoCrFeNiCu系高熵合金力学性能的因素主要包括成分、温度、热处理等。
无序bcc高熵合金
无序bcc高熵合金【实用版】目录1.高熵合金的概述2.无序 bcc 高熵合金的特点3.无序 bcc 高熵合金的制备方法4.无序 bcc 高熵合金的应用领域5.无序 bcc 高熵合金的发展前景正文1.高熵合金的概述高熵合金，又称为多元高熵合金，是由五个或五个以上具有相近原子比的元素组成的合金。
相较于传统合金，高熵合金具有更高的混合熵，使得其在高温下具有更好的热稳定性和更高的力学性能。
同时，由于高熵合金中的元素种类众多，其组织结构更为复杂，具有更丰富的相图和性能调节空间。
2.无序 bcc 高熵合金的特点无序 bcc（体心立方）高熵合金是一种具有特殊晶体结构的合金。
与常见的面心立方（fcc）和六方最密（hcp）结构不同，bcc 结构具有更高的密度和更强的力学性能。
无序 bcc 高熵合金的特点主要表现在以下几个方面：（1）晶格参数不规则：无序 bcc 高熵合金的晶格参数不具有长程有序性，呈现出无序分布的特点。
（2）原子排列无序：在无序 bcc 高熵合金中，原子排列失去了长程有序性，导致其性能受到严重影响。
（3）高熵合金相稳定性：由于无序 bcc 结构中原子比的不规律性，使得合金的相稳定性得到提高，从而有利于合金性能的调节。
3.无序 bcc 高熵合金的制备方法制备无序 bcc 高熵合金的方法主要有以下几种：（1）熔融法：通过将合金元素按一定比例混合，然后进行高温熔融，得到无序 bcc 高熵合金。
（2）粉末冶金法：通过将合金元素混合并压制成形，然后在高温下进行烧结，得到无序 bcc 高熵合金。
（3）激光熔覆法：通过高能激光束在基材表面扫描，使合金元素熔化并形成无序 bcc 高熵合金。
4.无序 bcc 高熵合金的应用领域无序 bcc 高熵合金具有广泛的应用前景，主要涉及以下几个领域：（1）航空航天领域：由于无序 bcc 高熵合金具有高强度、高韧性和良好的抗疲劳性能，因此可用于制造航空航天器的关键部件，如涡轮叶片、机翼等。
高熵合金的发展及工业应用展望
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。
高熵合金的维氏硬度
高熵合金的维氏硬度
高熵合金（HEAs）是一种新型合金材料，其特点是高强度、高硬度、良好的耐腐蚀性和耐磨损性能。
维氏硬度（Vickers hardness）是一种常用的合金硬度测试方法，它通过测量合金表面在压力作用下的变形程度来评估合金的硬度。
高熵合金的维氏硬度取决于其成分、制备方法和处理工艺。
目前已有的高熵合金可以分为七大类，包括过渡族高熵合金、难熔金属高熵合金、轻金属高熵合金、镧系高熵合金、青铜和黄铜高熵合金、贵金属高熵合金、间隙化合物高熵合金。
不同类型的高熵合金其维氏硬度有所差异。
例如，3d过渡族高熵合金随着相组成的改变，其维氏硬度可以从约上升至约。
而CoCrMnNiMox高熵合金涂层的研究中，发现涂层硬度随着Mo含量的增加而增加，CoCrNiMo平均维氏硬度高达628 HV，相较于N80钢硬度（165HV）提升了3.8倍。
然而，需要注意的是，硬度并非高熵合金的唯一性能指标，还需综合考虑其他性能如耐腐蚀性、耐磨性、强度等。
在实际应用中，研究人员会根据具体需求调整高熵合金的成分和制备工艺，以实现所需的性能。
高熵合金分类
高熵合金分类高熵合金什么是高熵合金？高熵合金（High-Entropy Alloys，HEAs）是一类特殊的金属合金，与传统的合金相比，高熵合金具有更高的熵值。
高熵合金由多种元素组成，每种元素的摩尔含量相差不大，通常大于5%。
高熵合金的分类1. 单相高熵合金单相高熵合金是指合金中只存在一种固溶相。
这种合金的原子混杂度较低，原子之间的化学成键相对简单。
由于合金中的原子种类较少，因此单相高熵合金通常具有良好的可加工性和可塑性。
这种合金的一种代表是AlCoCrCuFeNi合金。
2. 双相高熵合金双相高熵合金是指合金中同时存在两种以上的固溶相。
这种合金的原子混杂度较高，原子之间的化学成键相对复杂。
由于合金中的原子种类较多，因此双相高熵合金通常具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。
这种合金的代表有FeCrNiCoMn合金和FeCoNiCrCu合金等。
3. 多相高熵合金多相高熵合金是指合金中同时存在多种固溶相和复合相。
这种合金的原子混杂度极高，原子之间的化学成键非常复杂。
多相高熵合金通常具有复杂的微观结构和多样化的性能。
这种合金的代表有TiAlCrFeNi和TiZrHfNbTa合金等。
高熵合金的应用高熵合金由于其独特的结构和性能，已经在多个领域得到应用和研究：•航空航天领域：高熵合金由于其优异的力学性能和耐高温性能，逐渐在航空航天领域中得到应用，用于制造发动机叶片、涡轮盘等部件。
•能源领域：高熵合金具有优异的耐腐蚀性能和化学稳定性，可用于制造能源设备的核反应堆部件、燃烧器和储能装置等。
•生物医学领域：高熵合金具有良好的生物相容性和机械性能，可用于制造人工关节、支架和植入物等。
•信息领域：高熵合金具有较大的熵值和随机分布的原子结构，被用于信息存储和传输领域的新材料研究。
总之，高熵合金作为一种新型的金属合金材料，在各个领域都有着广阔的应用前景。
随着对高熵合金的研究不断深入，相信将会有更多新的发现和应用出现。
工程综合训练报告 材料高熵合金
材料科学与工程学院
工程综合训练报告
学生姓名： XXX 学号：0816120357 专业：材料科学与工程
训练题目：高熵合金FeCoNiCuAl1.5组织性能的研究指导教师: XXX
2011年10月10日
训练报告填写要求
1．报告（含“文献综述”）作为对学生成绩评定依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在工程综合训练工作前期内完成。
2．综合训练报告内容必须用黑墨水笔工整书写或统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；
3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于8篇（不包括辞典、手册）；
4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。
如“2004年6月15日”或“2004-06-15”。
工程综合训练报告
工程综合训练报告
关系的一种技术。
描述这种关系的曲线称为差热曲线或
曲线。
由于试样和参比物之间的温度差主要取决的热效应有着直接联系，而热效应的大小又取决于活性物质的质量。
式中，是差热曲线上的峰面积，由实验测得的差热峰直接得到，。
台湾 高熵合金 熵材料
台湾高熵合金熵材料
台湾的高熵合金熵材料指的是一种特殊的金属合金材料，它具有高度均匀的成分分布和多元元素组成，与传统金属材料相比具有更高的熵值（熵是热力学中描述系统无序程度的物理量）。
高熵合金熵材料的制备是通过混合多种不同元素的金属原料，采用特殊的合金化工艺制备而成。
由于高熵合金熵材料具有独特的化学组成和晶体结构，具有优异的物理和化学性能。
它们常常具有优异的高温强度、耐腐蚀性、抗磨损性和耐热性，可以应用于航空航天、汽车、能源等领域的高温、腐蚀和磨损环境中。
台湾在高熵合金熵材料的研究和应用方面具有一定的技术实力和产业基础。
研究机构、大学和企业在这一领域开展了一系列的研究和开发工作，推动了高熵合金熵材料的进步和应用。
台湾的高熵合金熵材料制备技术和应用产品在国际上也获得了一定的认可和市场份额。
高熵合金材料浅述
高熵合金材料浅述摘要：随着现代科技的飞速发展，传统合金设计已经进入了瓶颈期，逐渐无法满足人们对于金属材料性能的需求。
已有大量研究表明，高熵合金具有许多特殊的物理、化学和力学性能，如高的组织稳定性、优异的高低温力学性能、耐腐蚀、抗氧化、抗辐照等，在国防安全、航空航天、核工业等领域都具有重要的应用前景[1-3]。
关键词：高熵合金；耐高温；抗辐照1、高熵合金的研究现状1.1高熵合金的定义高熵合金（High-entropy alloys）简称HEA，也被称为多主元合金、成分复杂合金，2004年由叶均蔚教授最早提出[4-5]，由多种元素以近似等摩尔比含量形成的具有简单晶体结构的合金，确保了高熵合金中每一组元都不占据绝对的主导地位，各元素含量较为接近，各元素互为溶质和溶剂，没有溶质、溶剂之分，每一组元的特征属性都会影响高熵合金的微观组织和性能[6-8]，如图1所示。
1.2高熵合金的特性对于目前的高熵合金研究进行总结，与传统单元或者二元合金相比，研究人员分别从高熵合金形成的热力学、动力学、高熵合金结构和性能4个方面，归纳出了高熵合金独特的“四大效应”[9]。
1.热力学上的高熵效应。
一般来说，随主元数增加，传统合金会倾向于生成金属间化合物。
而高熵合金却与之相反，倾向于形成简单相，这主要是受高熵效应的影响。
2.组织结构上的晶格畸变效应。
受高熵效应用，高熵合金通常为固溶体相，因此在点阵晶格中，各组元原子占据位置的概率是相同的。
但是，不同组元的原子在尺寸、电负性和化学键等属性上存在差异，在占据点阵位置时，晶格会产生膨胀或收缩。
图1 高熵合金在三元相图中的区域位置（3）动力学上的迟滞扩散效应。
在高熵合金的铸造凝固过程中，相分离被抑制而延迟至低温发生，这种现象被称为迟滞扩散效应。
简单固溶体的产生是由相变决定的。
在相变过程中，各组元原子需通过协同扩散来实现分相。
而在熔融状态下，各组元原子处于混乱状态，这种有顺序的协同扩散无疑会阻碍原子扩散，抑制晶核长大。
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Nature封面 高熵合金：更强 更韧 更具延展性
5月18日，Nature封面报道了新加坡自由撰稿人XiaoZhi Lim
的一篇题为《Mixed-up metals make for stronger, tougher,
stretchier alloys》（混合金属制造更强、更韧、更具延展性的合
金），介绍高熵合金相关进展。
高熵合金概念由台湾科学家叶均蔚于1995年提出的。高熵合金
含有多种主要元素，每种元素介于5%-35%之间。传统金属则是以一
种元素为主，而高熵合金是多元素共同作用的结果。所以高熵合金是
一种颠覆数千年以来的合金制备方法。与传统合金相比，高熵合金表
现出更高的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀等等。
但是，高熵合金的机理及其科学问题尚未得到很好的理解。目前
的高熵合金体系也只是通过“鸡尾酒”方法调配而成, 还没有科学
系统的选择合金元素的理论。
以下是材料牛编辑整理的Nature文章内容：
咋眼一看，这个设备更像是在建造一个微型景观。一圈喷嘴对从
四个喷管喷出的金属粉末加热，形成往下的光束。混合物进而凝聚成
晶粒，形成一个逐步生长的柱状合金。当合金有2厘米高时，平台将
其托到一遍，设备接着建造另一个。整个结果看起来是一个摩天大楼
模型。
这些金属柱子由位于Lowa的美国Ames国家实验室建造，它反应
了科学家们在对待合金上的重大改变。
制造合金的标准配方技术从远古铸剑到制造现代制造发动机引
擎叶片一直在沿用，也就是将有用的金属并混合一系列提升性能的东
西，例如在铁中加碳制成钢。
但Ames的设备正在制造高熵合金实验样品，它由四个、五个，
甚至更多的元素以严格的相同的比例混合而成。这种简单的配方可以
出产那些比传统材料更轻、更强的合金，并且更耐腐蚀、耐辐照等等。
最终，研究者们希望这个方法能够出产与以往完全不同的磁性或电性
能的合金，并形成新一代技术。
北京科技大学新金属国家重点实验室张勇认为“我们几乎已经
探索过传统金属的所有方面，而对于高熵合金这方面的研究是全新
的。”高熵合金尚未从实验室推广到市场，不过有研究者们正在朝这
方面努力，期望在高温炉衬和超轻型航天材料等方面获得潜在应用。
而这些领域同样在中国、欧洲、美国等地获得了资金支持。
帕特森空军基地实验室材料科学家Daniel Miracle认为“”我
们并不是在谈论一种材料，而是上升到如何混合元素的哲学。”
找到新而激动的东西的机会是很高的。去年，他和同事们估计过
从一组26个元素中，抽取3、4、5、6种金属元素等量混合，可得到
大约313560种合金。更大的数量的合金可以扩展元素的选择得到。
但德国波鸿鲁尔大学的材料工程师Easo Georg认为并不是所有
的混合都能奏效。科学家们仍在研究哪些是有效而哪些不是。他认为
“可探索的空间仍然是非常巨大的，而我们目前只看到一小部分宇
宙。”
高熵合金的想法是1995年Jien-Wei Yeh提出来的。Yeh认为，
传统合金的物理性能已经得到了很好的研究，在原子层面上，纯金属
有规律的晶体结构，由理想原子一层堆一层堆出。有时，这些层相互
之间很容易滑动，表现到金属就是非常软而不能用。这就是纯金仅仅
只能用在珠宝上。但是金属中添加了不同原子尺寸的元素之后，加入
者随机地阻止原子层，降低了滑动趋势，从而创造了更硬的合金。精
确的混合物可以让冶金学家调控诸如腐蚀性能或者熔点等等性能。
但是Yeh同样提示了潜在的复杂性。如果太多的元素加入进去，
原子相对于层而言不再随机，进而转变成主要金属原子，成为规律性
排布，让混合物变脆。
因此，这给了他一个观点，与其一种主要材料混合少量的一到两
个元素，为什么不用四到五个甚至更多的元素以相同的比例混合？不
同的原子有大量的可能性排列，从而导致错乱，或者高熵，如此消除
了任何形成规律性能晶体结构的倾向。因为每一种随意的混合元素都
是不同尺寸的，不太可能相互滑动，从而创造出非常硬的材料。
当然，这在当时是一个很奇怪的想法，即使在自己的实验室Yeh
也未将之放到一个很高的优先级上。直到2004年他的研究团队第一
次报道了混合五到十种元素，得到的合金比不锈钢更硬。其他团队也
在同期宣布得到了相近的结果。
选择太多了
高熵合金领域得到了快速发展。在2009年张勇报道了一种含钴、
铬、铜、铁、镍、铝的合金，比纯铝强十四倍，韧性是将近三倍。2011
年，Yeh报道了钴、铬、铁、镍、铝、钛合金的抗磨性能是普通抗磨
钢的两倍。2014年，George及其团队研究的钴、铬、铁、镁、镍合
金在液氮温度下也不会变脆。这个材料在低温设备、天然气管道和航
天器等低温设备上使用。
大量的可能性是高熵合金的优点，但也是研究者们最大的挑战。
Miracle认为，元素周期表上超过80种合金元素，有太多的合金而
无法一一测试，也没有足够的时间。
在为航空器引擎和航天框架研究高熵合金，他在搜寻更轻、更耐
腐蚀，并能在高温下保持强度。经过大量测试，Miracle将范围缩小
到铌、钽、铬等金属，它们的熔点很高。
另一个战略是复制目前已经了解的合金的性能。例如，有些钢不
仅仅是随机混合原子，在快速冷却时形成了小型的化合物。尽管这种
化合物的稳定性不如随机混合结构，但表现出比钢更高的弹性。MIT
金属学家Cem Tasan曾经将铁、镁、钴、铬混合进高熵合金，得到了
极度的高硬度和高弹性，而这两个性能看起来似乎是完全相反的。
Tasan 认为“放弃任何我们知道的知识是不明智的”。
Ames中的迷你摩天楼意味着另一种更系统化的方法。Ames的设
备可在不到一个小时内建造30个合金柱，每一个的原材料只有细微
的差别，如此研究者们可以快速的测试合金的性能。
Ames材料科学家Matthew Kramer正在主导一个研究：寻找可以
抵御高温和腐蚀的高熵合金，以帮助火电厂在高温下更有效运作。
而协助他的团队的是Ames的理论学家Duane。在1995年，Johnson
发明了一套运算法则，在传统合金制造出来之前预测性能。2015年，
他扩展了适用高熵合金的运算法。Johnson的法则评定一个元素到何
种程度就会被另一个吸引或者排斥，然后利用这个信息预测元素的混
合是形成化合物、固溶体或者两者都有。如此让Kramer的团队确定
哪种合金值得一试，进而实验数据反馈给程序以修正，提高准确性。
高熵合金领域前进道路上有大量障碍。目前关注点是提高结构性
能，但对于特殊功能性能合金则没有多少工作在做。
尽管如此，还有大量的可能性需要探索，尤其是科学家们开始扩
展最初的高熵合金的界定。例如，张在将碳、氮、硅混合进合金以研
发新型的高温陶瓷，用于光伏。不仅如此，包括Tasan、Yeh在内，
开始实验混合大量元素但不是等比例的效果。初步结果显示大多数合
金仍然保持了高熵合金的性能。例如，Yeh测试了一种抵御擦伤的新
型超硬材料，50%的氮、碳或者氧，以及一些其他元素如铝、硅或者
钛组成，可用于机器部件和切割工具上的涂层。
George认为“我们现在有更丰富的领域要探索了。”