1。2 高熵合金的定义

一般我们定义高熵合金是由五个或五个以上的元素按照等原子比或接近于等原 子比合金化形成的新合金，没有一种主元素的含量会超过 50％。这样我们就可推断 出，高熵合金的特色是一种集体表现，并不单单是某种元素的特性。有研究发现，由 于高熵合金中的元素比较多，导致熔炼时各元素的排列显得杂乱无章，高熵效应又加 剧了元素的混乱度，在这两种因素影响下，合金内就会形成简单的体心立方晶体或面 心立方晶体。若元素排列混乱到一定程度，则有可能产生非晶化，从而抑制脆性金属 间化合物生长 [1]。人们发现当如此之多的金属元素合在一起，竟排列成一个单纯的晶 体结构，这种发现是具有重大意义的。在晶体结构方面，高熵合金又与传统合金有相 似之处，我们可以专门划出一个领域用来实验、分析、研究、生产它，并将它应用到合适的地方。

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 [2]。尽管高熵合金榜上有名，但是应用领域还很有限，但这不能否定其 存在巨大的学术研究价值以及丰富的工业应用资源。在高熵合金的制作加工方面，我 们可以使用迅速凝固、合金机械化制得，并且这两种方法更利于获得纳米晶体，也不 排除产生更好的非晶体结构。

组织决定性能，所以高熵合金的特点就显而易见了，以下是它可能具有的特性： (1)良好的耐磨性；(2)良好的耐腐蚀性；(3)高加工硬化；(4)较高的耐温性；(5)高的硬  度 [3-5]。所以在性价比方面，若传统合金得不到改善或进步，高熵合金也许是一个很 好的选择。结合上述性能优点，高熵合金的发展前景还是很大的，是一个值得研究与 探索的领域。同时因其巨大的潜力，可以推动、覆盖的产业也是多元化的。传统合金 行业也必将面临产业的升级与科技的进步，这样的发展会更有利于高熵合金的开辟与 发展，对传统的钢铁合金行业来说无疑是一个得到巨大提升的机遇。

1。3 高熵合金的发展简史论文网

1。4 高熵合金形成的热力学与动力学

由于高熵合金的组成元素多样，熔炼时原子的排列就会显得十分混乱，这时候我 们就需要引入熵来代表混乱度，熵值与混乱度成正比。Boltzmann 有一个假设是关于 熵变与系统混乱度关系的，他计算出 n 种等摩尔元素混合形成固溶体时的熵变(配位 熵)：△Sconf=R ㏑(n)，当 n=2、3 和 5 时，△Sconf 分别为 0。69R、1。10R 和 1。61R。 但实际值可能有所不同，比如加入电子组态、振动组态和磁矩组态带来的影响，系统 的熵变就会有所增加。不过高熵合金的混合熵一般还是以原子排列的混合熵为主，是 因为合金中的混合熵比原子排列的混合熵小。其中，传统合金的混合熵一般小于

0。693R 每摩尔，而高熵合金的混合熵由于其含有五种元素，因此应大于 1。61R 每摩尔。 有了上述的算法，我们便可将合金系统按照混合熵的大小来区分，属于低熵合金的传 统合金的主元素的个数范围为小于等于 2，中熵合金的主元素个数在 2 到 4 之间。但 上述划分只能作为一个大约的范围，因为它的划分区度是以等摩尔比的合金计算值得 到的。

有了这样的理念，我们便可大胆设计各种元素组成的高熵合金，大大超越传统合 金的 30 多种。比如我们选取 5 个常用的金属元素并设计一个简单的等原子比的合金， 例如 SnBiInSbA,当然我们也可以将其配制成非等原子比的合金，如 SnBi0。5In1。2SbAg1。5， 同时我们可以再添加一种元素来改善合金的性能，如 SnBi0。5In1。2SbAg1。5Ge0。5，这样又 是一种新的探索。