在热力学与动力学方面，由于高熵合金本身就是多主元元素组成的，因此与大块 非晶合金十分类似。当合金元素之间的混合焓Δ H 显示为一个比较大的负值时，我们 会发现各元素原子由于相互吸引的作用，使得原子间距缩短，几乎是紧密排列在一起；

或者当增加原子的种类或原子排列的更加杂乱无章，会抑制原子之间的晶体形成与晶 向组合，此时的混合熵Δ S 比较大。上述两种情况对于纳米晶和非晶的形成会起到促 进的作用。以动力学的观点来说，由于原子扩散和重排被抑制，才导致了高熵合金的 形成。相比于传统非晶合金利用冷却速度来抑制形核及其长大过程，高熵合金则是依 靠多个合金元素的相互作用，使合金液的混乱度变大，不利于原子向远方扩散，从而 抑制了晶体的形核与长大   [22]。所以高熵合金易形成简单的纳米晶相、非晶相等。

高熵合金中的异质原子易固溶于纳米晶粒，有些原子不管在固态还是液态都无法 互溶彻底，但在纳米晶环境里互溶效果很好。同样的情况合金在多晶态时无法互溶， 在纳米晶条件下可形成置换固溶体。但在热力学方面，纳米材料是不具有稳态的，当 元素原子的晶粒减小时，它的不稳定性尤为明显。晶粒尺寸有一个临界值，当晶粒小 于这个值时，相应的非晶态的自由能小于它的自由能，这时纳米晶便会向非晶态进行 转化。因此，由于纳米晶粒容易长大，所以才导致了纳米材料在热力学方面的不太稳 定，同时晶界和晶粒内部的内能是它的长大驱动力。一般来说，由晶粒和界面组成的 材料的界面浓度会比较高，纳米晶体材料就属于这一类。国外 Thomas 等科学家根据 高分辨率电镜来观察试样结果，并发现了纳米晶界的结构与传统的大角度晶界十分相 似，展现出的能量组态很低，几乎可以忽略不计 [23]。

1。5    高熵合金的组织与性能

1。5。1    高熵合金的组织

根据以往人们传统合金的研究，金属间化合物会随着合金元素种类的增加而增大 出现的概率，这样会使得合金的脆性增加，而且其组织成分会较难分辨，因此会降低 应用范围。Gibbs 相法中规定：n 种元素的合金系统所能产生的平衡相数目 p=n+1， 在非平衡凝固的条件下形成的相数 p>n+1。但有国外学者 Yeh 的研究发现事实并不是 这样，由于高熵合金的元素数目较多，会导致合金系统的混合熵较大，且大于金属间 化合物的熵变，此时高熵效应会阻止金属间化合物的成形，并有利于简单体心立方或 面心立方结构的形成。研究表明。不管是喷镀态和激冷薄片的高熵合金，还是铸态的 高熵合金，或是喷镀薄膜都倾向于形成简单的面心立方结构或体心立方的固溶体，或 者是非晶相。当然，某一晶间化合物相也可能出现在原子与原子之间。

高熵合金之所以可以形成结构单一的固溶体，是因为其较高的混合熵导致了自由

能的下降。若一个固溶体合金的晶体结构是单一简单型的，那么它的性能优点将会十 分明显。因此，高熵合金中并不存在多复杂的相，并且其微结构都是十分简单的，这 样的合金更利于研究分析，也说明了高熵合金远大的发展前景。文献综述

研究发现，混合熵可以对固溶体进行固化稳定，但其效果与温度成正比，因此高 熵合金产生了诸如有序化、失稳分解或脱溶析出之类的相变。虽然如此，但是从热力 学角度分析，由于高熵合金是多主元元素形成的，因此分离时各元素向远端扩散的速 度非常慢，而且置换式扩散在合金中是很难进行的，同时分离中的散发粒子会相互挤 压，使晶体的形核、生长速率得到抑制，从而导致了晶粒的细小。