2．高熵合金主元多以习惯决定，还没有建立起规范的成分设计方案，通常认为， 为了避免较脆的金属间化合物的形成，应避免 C、Si 等较小元素存在，多以 Mo、Cr、 Cu、Ni、Co、V、Fe 等较大元素为主元。也有学者指出，高熵合金不同的主元选择将 导致其拥有不同的组织结构及性能，但对于如何影响其结构与性能，尚未得到统一共识， 因此，对于研究高尚合金各主元的作用的研究，将极大的促进高熵合金研究的进步。

3．现在的报告大多集中在力学性能方面的研究，而对于同样重要的电、磁性等方面的研究较少，另外，高熵合金因为固溶强化效果很高，且有很大的晶格畸变，导致其 在有较高硬度的同时，脆性一般也较高，而对于脆性的研究也十分稀少和必要。

4．现在制作高熵合金的方法大多为电弧炉熔炼，这样会导致电负性相差较大的元 素难以聚合导致成分偏析，进而导致晶体多生长为树枝晶而不是我们想要的等轴晶等， 并且，由于没有相图的指导，对于高熵合金的研究仍面临巨大挑战。

1。1。1 高熵合金的定义

所谓高熵合金，强调的是高熵效应，利用高熵来创造更多具应用潜力的合金材料。 为达到高熵的效果，叶均蔚教授定义高熵合金须具有五个及以上主要元素，且每个主元 素原子百分比比例介于 5%到 35%，在这样的要求下选择主元，可以预料到，高熵合金 在液态或高温的固溶态下都具有高的混合熵，将比传统合金大很多，所以熵的效应也比 传统合金大很多。根据以往对合金的研究经验，在主元较少时，相图的复杂程度已经很 大，当主元较多上升至 5 种甚至以上时，其复杂程度将高到无法预测，更将使微观结构 复杂程度达到难以研究的程度。但是在当高熵合金制备出来时才发现事实并非如此，在 高温时因为高熵效应使各元素容易形成固溶相的形式，而从高温到低温的过程中，出现 的新相也远没有想象中复杂且繁多，这就使高熵合金的研究成为可能。

因为高熵合金的主元极多，其混合熵很高，在降温凝固过程中，避免了金属间化合 物的形成，使其固溶相多为较简单的 FCC、BCC 和简单立方等结构。图 1-1 是主元数量 不同时形成的化合物方式，黑色正方形表示 4 个简单体心立方晶胞组成的超晶格，从图 1-1(a)中可以看出，二元合金若原子数量相同，原子半径不一样的 A、B 两种主元，能 够形成 AB 型金属键，进而形成金属间化合物，因此，混杂后的 A、B 元素因为靠近的 关系，有利于析出 AB 型金属间化合物。而如图 1-1(b)所示，当主元增加到很多种时， 因为各主元的原子半径各不相同，A、B 两种元素的间距大大增加，并且两种元素都要 受其主元元素的原子力牵制，形成 AB 型金属间化合物的趋势就大大受阻，而且又因为 混乱度大大增加的缘故，点阵的晶格畸变效果就会增强。

一般来讲，合金的相的个数一般由吉布斯相规则确定：

F=C-P+1 (1－1)

其中：F——自由度的数目； C——为组元数； P——为相个数。

其中在平衡凝固过程中最大的相数为 P=C+I。当合金在非平衡凝固条件下，则可能 P>C+I。由式可以看出，当合金主元较多时，金属间化合物将可以预测的增多。然而对 于高熵合金，由于高熵效应，合金内部更容易形成简单的 FCC、BCC 或简单立方的相 结构，从而避免了因为金属间化合物较多而引起的脆性较大。

图 1-1 不同数目的主元形成的简单固溶体示意图[3]

那么为什么高熵效应有促进简单固溶相形成的能力呢？根据 Boltzmann 熵和系统的 复杂度的关连公式，可以求出由元素态形成 n 元等摩尔比固溶体时，每摩尔的组态熵