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高熵合金

高熵合金

高熵合金(High-entropy alloys)简称HEA,是由五种或五种以上等量或大约等量金属形成的合金。由于高熵合金可能具有许多理想的性质,因此在材料科学及工程上相当受到重视。以往的合金中主要的金属成分可能只有一至两种。例如会以铁为基础,再加入一些微量的元素来提升其特性,因此所得的就是以铁为主的合金。过往的概念中,若合金中加的金属种类越多,会使其材质脆化,但高熵合金和以往的合金不同,有多种金属却不会脆化,是一种新的材料。高熵合金突破了传统材料的设计观念,是一种全新的合金设计理念,在机械性能、耐腐蚀、耐磨损、磁学性能、抗辐照等方面都表现优异,或成下一代合金标杆。

高熵合金的四个核心效应

高熵效应

高熵效应是HEA的标志性概念.比较理想的形成熵与纯金属的焓(选定IM化合物的形成焓)可以得知,在具有5个或更多元素的近等摩尔合金中,其更有利于形成SS相而不是IM化合物.这时不考虑特殊组合,仅熵和焓的高低来分析常规的SS相和IM相.熵值也只考虑生成熵.虽然振动、电子和磁性也影响其熵值,但是主要的因素仍然是合金的结构.

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"鸡尾酒"效应

首次"鸡尾酒"效应是S.Ranganathan教授使用的短语.初的意图是"一种愉快,愉快的混合物".后来,它意味着一种协同混合物,终结果是不可预测,且大于各部分的总和.这个短语描述了三种不同的合金类别;大块金属玻璃、超弹性和超塑性金属以及HEAs.这些合金都是多主元素合金."鸡尾酒"效应表征了无定形大块金属玻璃的结构和功能特性.

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晶格畸变

严重的晶格畸变是因为高熵相中的不同原子尺寸导致的.每个晶格位置的位移,取决于占据该位置的原子和局部环境中的原子类型.这些畸变比传统合金严重的多.这些变原子位置的不确定性导致合金的形成焓较高.虽然在物理上,这可以降低X射线衍射峰的强度,增加硬度,降低电导率,降低合金的温度依赖性.但是,仍然缺少系统的实验来定量描述这些性能的变化值是多少.例如,组成原子之间的剪切模量不匹配,也可能有助于硬化;局部键的变化也可能改变电导率、热导率和相关的电子结构.

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缓慢的扩散特点

在HAs中,扩散是缓慢的.这可以在纳米晶和非晶合金的形成和其显微结构中观察到.

与其他"核心效应"不同, "鸡尾酒"效应不是假设,也不需要证明."鸡尾酒效应"的意思是特殊的材料特性,通常源于意想不到的协同作用.其他材料也可以这样描述,包括物理性质,例如接近零的热膨胀系数或催化响应;功能特性,如热电响应或光电转换、有超高强度,良好的断裂韧性;抗疲劳性或延展性等结构特性.文时材料的性质主要依赖材料成分,微观结构,电子结构和其他特征."鸡尾酒"效应揭示MPEAs的多元素组成和特殊的微观结构,进而产生非线性的意外结果.

高熵合金的发展趋势

高熵合金优异的综合性能使得其适用范围宽广。高熵合金软磁性能优异,且在力学性能、加工性能上优于现有常规软磁材料;高熵合金高温稳定性、高温抗氧化性优异,可以应用在极端环境中;高熵合金具有高硬度、高强度特点,可用作硬质刀具涂层;除此之外,高熵合金还可以用作光热转换材料、轻质合金材料、模具材料等。高熵合金还广泛应用在电机、变压器、机床工具、消费电子、发动机叶片、喷气飞机引擎、核聚变等众多领域。高熵合金的非晶形成能力较强,某些高熵合金能在铸态组织中形成非晶相。而传统合金要获得非晶组织,需要极大的冷却速度将液态原子无规则分布的组织保留到室温。非晶态金属的研究是近年来才兴起的,由于结构中无位错,具有很高的强度、硬度、塑性、韧性、耐蚀性及特殊的磁学性能等,应用也极为广泛,制备非晶态高熵合金无疑将进一步扩大高熵合金的应用领域。

高熵合金产品系列

高熵合金的种类繁多,其显微结构和性能具有很高的研究价值,高熵效应是调节其显微组织和结构的主要因素。目前这一领域的关注点已经发展到了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着的影响,不同结构的高熵合金,呈现出不同的结构性能和功能特点,高熵合金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。高熵合金是一个全新的合金领域,它跳出了传统合金的设计框架,是具有许多优异性能的、特殊合金系,调整其成分可以进一步优化性能,因而具有极为广阔的科研和工业应用前景。目前我们可以通过真空悬浮熔炼、真空电弧熔炼和真空感应熔炼生产下列高熵合金的锭棒,并按客户要求加工成具体形状,如您需要,可按下表寻找并联系我们获取相应信息。

高熵合金产品列表
钴铬铁镍锰(CoCrFeNiMn) 钛铌钽锆钼(TiNbTaZrMo) 钨钼钽铌钒(WMoTaNbV) 钴铬铁镍钼(CoCrFeNiMo)
铝铬铁铜镍(AlCrFeCuNi) 铝铬铁钴镍(AlCrFeCoNi) 钴铬铁镍锰(CoCrFeNiMn) 钛锆铪铌钼 (TiZrHfNbMo)
钛锆铪钒钽 (TiZrHfVTa) 锆钛铪铌钼 (ZrTiHfNbMo) 铁铬钴铝钛 (FeCrCoAlTi) 钴铬铁镍铜 (CoCrFeNiCu)
钴铬铁镍钛 (CoCrFeNiTi) 钛锆钒钽钼 (TiZrVTaMo) 铝钛钒铁铬(AlTiVFeCr) 铝钛钒铁锗 (AlTiVFeGe)
铝钛钒铁钪(AlTiVFeSc) 铁钴镍硅铝(FeCoNiAlSi) 钛锆钒钽 (TiZrVTa) 铌钼钽钨铝 (NbMoTaWAl)
铜铝钛钒钨 (CuAlTiVW) 钨钼钽锆 (WMoTaZr) 锆钒钼铪铌 (ZrVMoHfNb) 钛锆钒铌钼 (TiZrVNbMo)
钛锆铪钒钼 (TiZrHfVMo) 钴铬镍铝钛 (CoCrNiAlTi) 钴铬铁镍钼 (CoCrFeNiMo) 铝铁镍钴铬 (AlFeNiCoCr)
钽铪锆钛 (TaHfZrTi) 锆钼铬铌 (ZrMoCrNb) 钴铬铁镍铝 (CoCrFeNiAl) 钴铬铁镍铜 (CoCrFeNiCu)
钴铬镍铝 (CoCrNiAl) 铬锰铁钴镍 (CrMnFeCoNi) 铝锆铌钼 (AlZrNbMo) 钴铬铁镍钨 (CoCrFeNiV)
铁镍铬铜铝 (FeNiCrCuAl) 钛钨铝铬锆 (TiVAlCrZr) 钴铬铁镍钼 (CoCrFeNiMo) 铜铝钛钨钒 (CuAlTiWV)
钛铌钼钽钨 (TiNbMoTaW) 钛锆铪钨铌 (TiZrHfVNb) 铁锰钴铬 (FeMnCoCr) 铝钴铬铁镍 (AlCoCrFeNi)
铁钴镍铬(FeCoNiCr) 镍钴铬铝钇 (NiCoCrAlY) 镍钴铬铝钇钽(NiCoCrAlYTa) 钴铬铝钇钽(CoCrAlYTa)
高熵合金种类繁多,还有很多未标注在内,如有需求,请来电咨询。
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