高熵合金的定义

1. 高熵合金的定义

目前，高熵合金一般可以被定义为由五个以上的元素组元按照等原子比或接近于等原子比合金化，其混合熵高于合金的熔化熵，一般形成高熵固溶体相的一类合金。简言之，五元合金相图中，在中间位置存在固溶体相区，这种固溶体目前认为是混合熵稳定的固溶体。已经报道的典型合金有：叶均蔚等发现的以CoCrCuFeNi为代表的面心立方固溶体结构的合金；张勇等发现的以A1CoCrFeNi为代表的体心立方固溶体结构的合金。

2. 高熵合金为什么叫高熵

高熵合金(High-Entropy Alloys)简称HEAs，是由5种或5种以上主要元素构成的，且每种主要元素的原子分数＞5%并＜35%。

材料合金化新概念－高熵合金（纳米高熵合金，多元高熵合金） 20世纪末，传统合金已经接近成熟及饱和状态，传统合金观念已很难再创造新的合金系统或者说在旧的合金系统中创出新的合金。

但纳米高熵合金观念可产生许多合金系统，产生许多有趣的特性。 所谓多元（纳米）高熵合金就是多种元素的合金，其中每个主要元素皆具有高的原子百分比，有人定义高熵合金的主要元素数目大于等于5，但其原子百分比都不超过35％。

也就是说，高熵合金不像传统合金一样，含有一个50％以上的主要元素。

3. 高熵合金的研究现状

最早的论文将HEAs定义为“由等摩尔比的五个或更多元素组成的合金”。等摩尔浓度的要求是“每个元素的浓度在5-35.％之间元素。”因此，HEAs不必是等摩尔的，这显着增加高熵合金的数量。HEA还可能包含微量元素，以改善HEA的属性，扩展HEA的数量。这种组合物仅规定了元素浓度，对熵的大小没有限制。构的主要因素。目前这一领域的关注点已经从3d过渡金属MPEAs，发展到了7个合金系列。每个合金系列包括6-7元素，已经产生了超过408种新合金。在这408种合金中含有648种不同的微观结构。研究发现，合金元素数量和加工条件对其显微结构有显著的影响。不同结构的高熵合金，呈现出不同的结构性能和功能特点。虽然高熵合金的性能研究，仍处于起步阶段，但是其独特的结构和广泛合金种类，为其结构化应用和功能化应用提供了基础。

4. 高熵合金的介绍

高熵合金的提出是基于20世纪90年代大块非晶合金的开发，人们都致力于寻找具有超高玻璃化形成能力的合金。

5. 高熵合金的简介

有人认为非晶或玻璃的原子混乱度高或熵高，而高熵必然导致高的玻璃化形成能力，所以有人提出一个混乱理论。但是，后来有学者发现高熵和高的玻璃化形成能力并不一致，倒是发现有些高混合熵合金可以形成单相固溶体。对此，叶均蔚等认为这种固溶体是高混合熵稳定的固溶体，因此命名为高熵合金。至于为什么高混合熵合金玻璃化形成能力并不高，张勇等统计了大量的高混合熵合金，从原子尺寸差，混合焓和混合熵角度作了系统分析，并用Adam-Gibbs方程作出了解释。已有的研究报道发现，高熵合金具有一些传统合金所无法比拟的优异性能，如高强度、高硬度、高耐磨耐腐蚀性、高热阻、高电阻等，从而成为在材料科学和凝聚态物理领域中继大块非晶之后一个新的研究热点。目前，高熵合金的研究多是集中在铸态下的性能测试，我们知道铸态下的产品有着天然的性能缺陷(如由于热胀冷缩造成的空洞、疏松等)，而对其热处理、热加工后的性能研究缺少有报道。有人曾预言，未来几十年内，最有发展潜力的三大研究热点是大块非晶、复合材料和高熵合金。

6. 高熵合金相比传统合金它具有很多优异的性能，那它的主要应用及未来发展是什么样的呢？

合金材料新概念——高熵合金(纳米高熵合金元素高熵合金)20世纪末，传统合金接近成熟和饱和状态，难以创造新的合金体系或旧的合金体系，难以创新合金纳米高熵合金概念，难以产生有趣的合金体系特征。
高熵合金设计改变了铝元素。至于高混合熵合金，其玻璃化转变能力不高，张勇等...如图所示，等原始比例合金熔体的混合熵...使用更多抗氧化元素，铝或硅，合金耐高温。
高熵合金可以很好地应用于航空航天和空间探索领域。

7. 高熵合金的性质

目前，根据研究高熵合金性质和特点总结所谓的高熵合金4大效应 1.热力学上的高熵效应如图1所示，当合金由两种元素等原子比混合时其合金熔体的混合熵为0．69R，而由五种元素组成的等原子比合金熔体的混合熵已经可以达到1．61R，而一般金属合金的熔化熵为1R左右。可以看出，高熵合金的混合熵要明显高于传统金属合金。同时从图中也可以看出，当等原子比合金熔体的混合熵随合金组元数的增加而增加，但是当组元数超过13以后，其合金熔体的混合熵增长的幅度将趋于平缓。图1.等原子比合金按正则溶体得到的混合熵和组元数N的关系(Zhang et a1．，2007)， 纵坐标的单位R为摩尔气体常量，R=8．31J/(K·mol)2.结构上的晶格畸变效应高熵合金存在着严重的晶格畸变，严重的晶格畸变必然会影响到材料的力学，热学，电学等一系列性能。如高热阻，高电阻效应。3.动力学上的迟滞扩散效应相变取决于原子扩散，它需要组元之间的协同扩散才能达到不同相的平衡分离。这种必要的协同扩散，以及阻碍原子运动的晶格畸变，都会限制高熵合金中的有效扩散速率。在高熵合金的铸造过程中，冷却时的相分离在高温区间通常被抑制从而延迟到低温区间。4.性能上的“鸡尾酒”效应高熵合金的‘’鸡尾酒”效应是指其多种元素的本生特性和他们之间相互作用使高熵合金呈现一种复杂效应。这种“鸡尾酒”效应是一位印度科学家首先提出的。举例来说，如果使用较多轻元素，合金的总体密度将会减小；如果使用较多的抗氧化元素，如铝或硅，合金的高温抗氧化能力就会提高。

8. 综述难熔高熵合金的发展

对能超越镍基高温合金性能的研究工程已经持续了60多年，实现这一目标的经济和社会效益是巨大的。耐火高熵合金（RHEA）和耐火复合、浓缩合金（RCCA）于2010年首次设计，晚于HEA概念引入6年，而4年后RHEA中发现了类似高温合金的微观结构。难熔高温合金（RSAs）作为一个广泛的概念，有可能实现显著超越常规高温合金的高温组织性能这一长期目标，同时也是一个大胆的、兼具高风险和高回报的提议。【摘要】
综述难熔高熵合金的发展【提问】
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简述凝固理论和技术的发展趋势【提问】
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对能超越镍基高温合金性能的研究工程已经持续了60多年，实现这一目标的经济和社会效益是巨大的。耐火高熵合金（RHEA）和耐火复合、浓缩合金（RCCA）于2010年首次设计，晚于HEA概念引入6年，而4年后RHEA中发现了类似高温合金的微观结构。难熔高温合金（RSAs）作为一个广泛的概念，有可能实现显著超越常规高温合金的高温组织性能这一长期目标，同时也是一个大胆的、兼具高风险和高回报的提议。【回答】