1.4.2结构学晶格畸变效应
高熵合金与一般的晶体的晶格畸变不同,它不是受到外力的作用而发生的晶格畸变,而是在高熵合金中,元素的种类较多,而且以等摩尔的配比存在,所以各元素原子都能以相同的机会占据晶格的位置,但是各元素原子的大小不一样,这就造成了剧烈的晶格畸变[18],而这样正给合金带来了优良的机械,化学和物理性能。
1.4.3性能上鸡尾酒效应
鸡尾酒效应是由Ranganathan[19]提出并且运用于金属领域的,它是指合金的性能可以通过改变其成分或者元素的种类来改变,对于高熵合金来说,合金的各个组元都影响着合金的性质,我们可以通过对单个元素的性质的了解,对合金的性质进行整合,或许能得到一种有特殊性能的高熵合金。
1.4.4动力学迟滞扩散效应
合金在凝固的过程中,组成元素的快慢决定了组织结构的形貌特征。在高熵合金中,由于原子种类较多,由于原子尺寸的不同和化学活性的差异阻止了扩散的进行,所以在合金凝固后,析出物的形成和长大过程总是被延迟,而这就有利于纳米相和非晶想的形成[20],这很有可能大大增强合金的耐腐蚀性能。
1.5高熵合金的性能
(1)硬度
高熵合金由于其特殊的组织结构,决定了它有特殊的性能。在之前提到了高熵合金在熔融时的固溶强化的异常剧烈,会形成一种超级固溶体,当高熵合金为结晶相时,大量的固溶原子会阻止位错的进行,因此合金的硬度很高;当高熵合金为非晶相时,更是没有位错的存在,所以硬度会更高[21]。所以,硬度高是高熵合金的主要力学性能。
(2)韧性和塑性
当高熵合金中具有单一的FCC结构时,合金将会具有良好的韧性和塑性,合金的塑性和合金中心面中心面立方相的数目比成一定的正比关系[22],例如在对合金AlxCoCrCuFeNi的研究中发现,合金的晶粒尺寸越小,会使单位体积内晶界的面积增大,这就使晶界的滑动和协调过程更加容易进行,而晶界的迁移,晶界的滑移会有利于在塑性变形过程中的应力松弛,塑性可以大大提高[23]
(3)耐磨性
合金的耐磨性和多种因素有关,合金的元素种类、含量多少、合金的制备方法、合金的硬度、合金的韧性大小、合金是否进行过预热处理等等都会影响合金的耐磨性[24]。
(4)耐腐蚀性
高熵合金具有很强的耐腐蚀性,这是由于它具有单晶和非晶的特性。除此之外,高熵合金之中的有些元素会使高熵合金的表面形成致密的氧化膜,这提高了合金的耐腐蚀性[25]。
此外,某些高熵合金在电学,磁学等方面也具有独特的性能,存在很大的发掘空间。
1.6高熵合金的应用
目前,高熵合金的制备方法已经有很多种,最主要的是真空电弧炉熔铸法,还有最近才发展起来的激光熔覆法,其他方法还有:机械合金化法,电化学法,热喷涂法,粉末冶金法,磁控溅射法等[26]。利用这些方法,我们制造出了各种各样的高熵合金,目前,高熵合金在焊接这一块初露头角,主要研究的是低温焊接钎料,而对于钎焊来说,现在用的大多是无铅的Sn合金,所以,利用Sn元素对焊接的优势,我们可以延伸设计出包含Sn的多主元合金,由于多主元合金具有各种优越性能,所以看看包含Sn的多主元合金是否对钎焊又跟好的作用。而对于利用合金硬度高和耐磨性的特点,将高熵合金运用到高速切削用的刀具,大多数合金铸态组织的硬度范围在600HV-900HV,其硬度可与完全淬火硬化处理过碳钢和合金碳钢相睥睨甚至大于他们[27]。而且,当改变合金元素的含量时还有可能增加其硬度。对于普通的高速钢,一般工作温度为600℃,当温度升高,刀具会明显钝化。还有就是高速钢刃在硬度变强的时候,其他性能就会有明显的降低,比如说钢的塑性和韧性。这样刀具就会常常出现折断,崩刃的现象。而高熵合金则不会出现这种情况,因为它的硬度升高的同时,塑性和韧性也会升高。所以高熵合金应用于高速切削刀具的制造很有优势。另外,用磁控溅射法制备的高熵合金还可以镀一层高熵合金的膜,这样高速切削刀具就会获得更良好的切削性能,而且成本也会降低。此外,人们利用高熵合金的独特性能将其运用到各类工具、模具,高大高楼的耐火骨架,化工、船舶的耐腐蚀高的材料,涡轮的叶片,电子器件,通信领域等方面。随着人们对高熵合金的逐步认识,还将其作为焊接材料。 Sn-Bi-In-Sb-X高熵合金的研制(4):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_203949.html