什么是高熵合金？高熵合金有什么作用？

高熵合金概述：

       高熵合金是采用多种元素以相近的原子比例混合的新型合金材料，突破了传统合金以一种或两种金属为主的合金设计局限。在高熵合金中，受多主元混合熵显著提高的影响。金属间化合物以及其他合金中间相的生成受到明显抑制，没有出现传统经典的Gibbs理论中平衡相数量P不小于合金元素数量n+1的特点，反而形成简单体心立方或面心立方结构甚至非晶，这就是高熵效应。高熵合金由多种原子特性迥异的元素简单阵列导致的强烈的晶格畸变以及其凝固过程中产生的纳米晶粒和非晶相都对其性能有重要影响，相较于普通合金具有硬度高、耐高温、耐腐蚀等特点。此外，高熵合金成分设计时的“鸡尾酒”效应，为高熵合金成分设计与应用提供了广阔的空间。

高熵合金在3D打印中的作用：

       作为新一代的高温结构材料，高熵合金受到了全世界范围内的广泛关注和径相发展，但均处于起步阶段，关于高熵合金的研究成果不多。在研究方面，目前收到关注的高熵合金体系主要有AIFeCrCo+X以及FeCoNiCrMn等，Murali等人发现了AIFeCuCrCoZn在原于配比条件下发固组织中纳米晶粒析出现象，晶粒尺寸小于10nm。Gali等研究发现FoNicMn高熵合金材料在温度由室温向77K降低过程中，强度、塑性、断裂韧性高类英高的现象。在应用方面，美国空军实验室自2010年起开展高温高摘合金研究，近年来，某国海军实验室资助加州大学，杜克大学、弗吉尼亚大学等研究机构近千万美元，用于开发海军空间武器耐用2000℃高温的高性能超高温高熵合金。2013年，欧空局实施2000万欧元的AMAZE项目，开展高熔点、高强度金属结构件的快速增材制造技术研究。目前这项研究还处于材料研发阶段。

       目前高熵合金应用的主要问题是合金体系的开发与高熵合金的加工，尤其是高熵合金的加工问题尤为突出，将3D打印先进加工手段与高熵合金结合起来，可以有效解决高熵合金推广难的问题。

       利用EBSN检测变形的高熵合金组织，其显微组织有的展示为拉伸，有的是压缩状态。结果表明，在一些压缩的样品中存在变形孪晶。在拉伸加载后或压缩的低应变下没有观察到孪晶，然而，孪晶的体积积分随着压缩应变增加而增加。

       某国纳什大学的Rui Wang等通过激光直接沉积成形(DLF)制备了AICoCrFeNi高嫡合金，研究了沉积态样品和分别在600°C、800°C、1000°C、1200°C下时效168h的样品的显微组织、物理性能和腐蚀性能。结果发现沉积态样品是近乎单一的B2固溶体结构，在800°C、1000°C和1200°C时效后，晶间出现一些针状和片状的FCC沉积物，还有连续带状的FCC相沿晶界分布。而这些FCC相会使样品压缩屈服强度减弱，延展性增强。

       某国军事科技大学的I.Kunce等人用AlCoCrFeNi预合金粉通过激光近净成形制备了薄壁高熵合金样品。不同扫描速度下制造的所有薄壁样品呈现出柱状晶粒结构。晶粒细长，几乎垂直于衬底，与晶粒生长方向一致。在椭圆晶粒的各层之间，可以在层间界面处观察到细等轴晶粒区域，这是利用激光直接制造技术生产薄壁结构中的一种普遍现象。冷却速度增大时，晶粒尺寸减小。

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随着研究的不断深入，可以通过技术提高高熵合金的性能，从而让成形制件更加牢固。