颠覆合金设计理念：高熵合金或成下一代合金标杆

传统的合金开发理念和经验告诉我们，其他少量的合金元素可以添加到某种金属元素中，但过多的合金元素会导致许多化合物，特别是脆性金属间化合物的出现，从而降低合金的性能。此外，材料的组织和成分分析也非常困难。因此，传统的思维方式告诉我们，当性能满足要求时，应尽可能少地添加合金元素。

但物质世界总是充满美好。1995年，台湾学者叶俊伟等人突破了传统的材料设计理念，提出了一种新的合金设计理念，即制备多种高熵合金，又称多种高熵合金，有望成为新一代的合金标准。

多主高熵合金的意义。

多主高熵合金是由n(n≥5)金属或非金属熔炼、烧结或其他方法组成的金属材料。研究表明，为了获得更高的熵值，合金的主要成分大于5个，组元的原子分数一般不超过35%，任何元素的含量都不超过50%。这种合金是各种元素的共同表现，摆脱了传统合金只占一种金属元素的概念。

高熵合金效应。

(1)熵效应。

高熵效应主要用于解释高熵合金中多组元溶解形成简单相位的原因：一方面，高温混合熵可有效降低合金基化金的自由能，高熵可降低电负差，抑制化合物形成，促进元素之间的混合，形成简单的FCC或BCC相，实现稳定生成。

与高熵合金相比，固溶体具有较强的固溶强化作用，可显著提高合金的强度、硬度等力学性能。

(2)延迟扩散效应。

在凝固过程中，组成元素的快速扩散速率决定了组织结构的形式。在熔融过程中，合金中的原子排列混乱，在凝固过程中依靠各种元素的协同扩散进行分相，导致新相易形核难以生长。由于元素种类繁多，原子尺寸差异大，内部结构复杂，容易形成致密的纳米沉淀颗粒和非晶相。合金的耐腐蚀性明显提高。

(3)晶格畸变效应。

高熵合金的元素种类繁多，具有等摩尔比。原子可以以同样的机会占据单个格子的位置，这将导致晶格畸变，因为普通晶体材料受到外力的影响。不同的原子尺度会导致严重的晶格失真。因此，可以预见，当原子大小差足够大时，畸变晶格会崩溃，形成非晶相，因为晶格畸变太高，无法维持晶体的形状。无论是晶态还是非晶态，这种畸变效应都会影响材料的力学、热学、电学、光学甚至化学特性。固溶硬化、热阻、电阻等高熵合金晶格畸变效应。