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.
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.
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.
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 | |||
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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。 |