(3)机械合金化法也可以用来制备高熵合金,机械合金化的主要工艺为:将合金粉末放入高能球磨机或研磨机中,让粉末颗粒与磨球经过长时间撞击,使得粉末颗粒重复产生冷焊、断裂,最终导致粉末颗粒在原子中扩散,从而实现固态合金化。这种方法的优点在于其制备的高熵合金具有稳定的微观结构,容易得到纳米晶或非晶结构,从而使其有优异的性能。
(4)粉末冶金法制备高熵合金是把金属或者非金属的粉末材料,通过加压产生加工硬化,再进行烧结粉末颗粒间的机械结合变为冶金结合。粉末冶金法的优点在于具有很高的材料利用率。
(5)此外,还能通过电化学沉积法来制备高熵合金,具体工艺为在有机溶或者水溶的电解液中,再将电源与电解液连成一个回路,通过电化学反应,使电解液中的梨离子发生氧化还原反应,从而获得需要的镀层。其特点是适用性非常广。除了上述方法,还能通过热喷涂法、磁控溅射法等方法来制备高熵合金。高熵合金的每种制备方法都有其优点与不足之处,选用什么用的制备方法要根据选择的元素与成分含量,以及合金的用途和性能特点来选择合适的制备方法,合适的制备工艺是高熵合金进一步发展的关键。
1.4.2高熵合金元素选择
除了制备方法外,制备高熵合金应该选用哪几种元素也有原则。由高熵合金的定义知道了高熵合金至少有五种主元素,但一般来说不会有超过13中主元素,制备任何一种高熵合金总会在Co,Cr,Cu,Fe,Ni,Mn,Al,V,Zn,Mo和W这几种元素中选择。当两种元素之间的电负性差异很大时,将会导致化合物的形成,所以在选择元素时要考虑元素之间的电负性差异。在固溶置换的过程中,随着原子之间的电负性减小,固溶体溶质与溶剂的溶解度会增大。原子尺寸的差异也是一个重要的选择元素原则,原子半径差应当小于12%,组成高熵合金的元素之间的原子尺寸相差不能太大,这是由于当原子尺寸相差很大时,会导致形成非晶结构,反之当原子尺寸相差较小时,会促进固溶体的形成。根据吉布斯自由能的公式—ΔGmix=ΔHmix-TΔSmix,当元素间混合焓ΔHmix越小时,吉布斯自由能也越小,这就会减小合金元素的偏析趋势,同时会促进固溶体相的形成,抑制金属间化合物的形成。
1.5高熵合金的研究现状
1.6高熵合金的前景展望
1.7选题的内容及意义
多组元的高熵合金与传统合金相比更具优异性能是由于高熵合金的等摩尔比和高混合熵的设计理念。高熵合金正成为一新的研究热点,高熵合金对于传统钢铁行业的提升具有重要的意义。
目前,大多数的学者都采用熔铸法来制备高熵合金,来探究不同的热处理方式,包括不同的热处理温度,保温时间以及冷却方式来研究热处理对高熵合金组织和性能的影响,因为热处理是优化和改善材料性能的重要方法,适当的热处理不仅可以去除合金内部的应力,而且可以改善成分偏析;还会选用不同的材料来制备高熵合金,通过改变其中一种或多种元素的含量来研究元素含量对高熵合金的组织和性能以及成分的影响。
热处理可以改变材料组织,达到提高金属材料性能的目的。在高温下,高熵合金体系的混乱度将会变大,同时高熵效应会更加明显,高温下合金各主元的固溶度都存在差异,各组成元素之间的混合焓的大小也会影响元素在各组织的分布,在热处理冷却的过程中,会析出过饱和的固溶体而使合金的性能发生改变。研究表明,淬火不会改变高熵合金的组织,但可以提高合金的力学性能。