高熵合金是一种新的合金设计理念,打破了传统的合金设计理念。在传统的合金设计理念中,需要考虑的是结合焓H的影响。钛合金等较低时,合金的自由度较低,而钛铝合金等较高时,合金的自由度较大,合金更倾向于保持稳定。计算自由能的公式是G=H-TS。从这个角度可以看出,除了H和T,还影响合金的自由度。高熵合金是将H、S、T等因素结合在一起的合金设计理念,是一种新的平衡方法。
只要保证一定的H和足够大的S,在一定的温度下,仍然可以保证合金的自由度很低,保持固溶体结构。当温度降至TS不足以达到H值时,合金倾向于相变,但此时T已经很低,扩散不足,使固溶体结构基本保持或纳米析出相保持。这种新的合金设计理念不仅有利于改善现有的合金设计理念,也有利于改善现有的合金设计理念。
在新合金的设计中,S的直接作用是元素的数量和比例。数量越大,含量越平均,S越大。随着温度的升高,随着温度的升高,低自由能的会降低,有利于维持固溶体结构或纳米相结构。当H保持较高时,借助元素之间的结合力,增加了扩散阻力,这也是目前研究的热点。
高熵合金在性能上也很独特。不同元素的尺寸和结合强度使高熵合金具有晶格畸变和缓慢扩散效应,保证合金严格;在凝固过程中保留了大量的缺陷和能量,使合金铸造状态保持了大量的残留能量,有利于双胞胎晶体的发生,形成一系列的力学行为;各种主要元素保证合金铸造状态保持大量的残留能量,有利于双胞胎晶体等的发生,形成一系列的力学行为;各种主要元素保证合金钝化层结构复杂,具有良好的机械性能、耐腐蚀性、抗辐射性、耐磨损性、磁性、抗辐射性、低温性等。
