密排六方結構高熵合金研究進展

鮑美林，喬珺威

(太原理工大學材料科學與工程學院 高熵合金研究中心，山西 太原 030024)

1 前 言

高熵合金(high-entropy alloys,HEAs)的發現是材料科學史上一個重要的里程碑，它打破了傳統合金中以一種或兩種元素為主要元素，通過微量添加其他元素來改變合金的性能的設計理念[1]。顧名思義，高熵合金的熵值較高，因此高熵合金的其中一個定義為：合金在隨機互溶狀態下，配置熵的值大于1.5R(包含1.5R)。高熵合金的另一個定義為：高熵合金又稱多組元合金，即由5種及5種以上的主要元素以等摩爾比或近似等摩爾比構成，且每種元素占總成分的5%～35%[1]。現在大家普遍采用的是第二個概念。在后續的研究進程中，人們發現高熵合金具有高強度[3-6]、高硬度[7-9]、耐磨性[10-12]、軟磁性[3]、熱穩定性[13, 14]和耐腐蝕[15]等優異的性能。

近十幾年的高熵合金研究是基于兩個基本概念進行探索，第一個基本概念是：研究多組元相圖的中心區域。在以往的研究中，人們更多的是關注相圖的頂點，而高熵合金則是研究相圖的中心區域，在這一概念中對合金的元素組成及元素占比并不加以限制。第二個基本概念是：通過控制多組元合金的配置熵阻礙金屬間化合物的形成，促進固溶體的形成。基于以上兩個基本概念，在過去的研究中，大家普遍認為高熵合金具有四大效應[16]：① 熱力學上的高熵效應：由于熵值較高導致多組元合金趨于形成固溶體，而不易形成復雜的金屬間化合物；② 結構上的晶格畸變效應：構成高熵合金的元素由于原子半徑的差異導致合金產生嚴重的晶格畸變[17, 18]，影響合金的機械性能；③ 動力學上的遲滯擴散效應：合金的相變主要取決于原子擴散，由于高熵合金大的晶格畸變導致原子擴散受阻，對新相的形核、長大、分布、形貌都有很大的影響；④ 性能上的“雞尾酒”效應：這一效應由印度的一位學者提出[19]，指多種元素相互作用的一種效應，強調組成元素對合金性能的影響，即合金兼具各組成元素性能的一種效應。

2017年美國空軍實驗室的研究者們提出了新的看法，認為兩個基本概念和四大效應可能都存在一定的偏差[20]。對于上述兩個基本概念，他們認為存在六大偏差可能導致這一概念并不是完全準確，例如：過去已報道的高熵合金大部分為鑄態，并未進行退火處理；在元素的選擇上也并不完全是隨機選擇，導致構成合金的元素不具有代表性；XRD圖譜很難區分固溶體和金屬間化合物，通常在XRD圖譜中顯示僅為固溶體，但通過TEM發現固溶體中存在金屬間化合物等。對于四大效應，研究者們認為在固溶體的形成過程中，焓和熵共同作用，并不是由單一的熵值決定，這一觀點與高熵效應不符；緩慢擴散效應應該有一定的限制條件，指在融化溫度下，高熵合金擴散較其他相同晶體結構的平均擴散慢。

這一發現對我們已認知的高熵合金的四大效應提出了合理的質疑和修正，這對于高熵合金成分的設計以及實驗過程都有一定的指導作用。關于高熵合金的晶格畸變效應和雞尾酒效應，也可在后續的實驗中進一步進行驗證和修正。

在關于傳統合金的認知中，簡單固溶體的結構一般為面心立方(FCC)結構、體心立方(BCC)結構、密排立方(HCP)結構。但目前發現的塊體高熵合金單相固溶體合金中，幾乎全部為FCC和BCC體系，HCP體系高熵合金非常罕見。研究中發現，通過改變合金各組成元素的比例可形成含有HCP相的雙相結構的高熵合金，如Huang等人發現TaxHfZrTi合金中，當x的值小于1時可形成BCC+HCP雙相結構[21]。也可通過相變誘導塑性進而產生含HCP結構的雙相結構的高熵合金[22]。包含HCP相的多相結構高熵合金可由多種方法獲得，但本文主要研究單相HCP結構的高熵合金。

2010年Shun等[23]在FCC結構的CoCrFeNiTi0.3高熵合金中發現存在少量的HCP相，且HCP相為(Ni,Ti)富集相。同年Chen等[24]利用機械合金化法試圖制備單相HCP結構的高熵合金，且采用的元素全部為HCP結構的金屬元素，但在實驗中BeCoMgTi合金和BeCoMgTiZn合金并未形成HCP結構。2013年Gao等[25]基于理論研究和模擬計算，預測CoFeReRu合金可能形成HCP結構的高熵合金,并通過實驗驗證了這一預測。Paschoal等[26, 31]制備了具有HCP結構的MoRuRhPd合金。由此對HCP結構高熵合金的開發成為國內外學者關注的熱點。

2 HCP相結構判斷

熵，在熱力學中的解釋為：一個體系的混亂程度的參量，混亂度越高，熵值越大。在合金中，混合熵是指配置熵(Sconf)、電子熵(Se)、振動熵(Sr)、磁性熵(Sm)，在混合熵中配置熵占主導地位，因此ΔSmix=ΔSconf，其中配置熵可由式(1)表示。在高熵合金中，各組元均是以等摩爾比進行混合，因此配置熵可表示為式(2)，其中R為理想氣體常數(8.314 J/k·mol)，ci為合金組成元素i的摩爾百分比，n為合金的組元數。

(1)

ΔSconf=Rlnn

(2)

圖1為多組元合金δ和ΔHmix的關系圖[27]，從圖1中可以看出，HCP結構的高熵合金的ΔH≈0 kJ/mol，且δ的值偏小。目前學者們提出-15 kJ/mol<ΔHmix<5 kJ/mol，0<δ<5%可作為判斷合金是否為固溶體的標準。通常在上述參數的基礎上用價電子濃度(VEC)來預測相的結構。價電子濃度(VEC)可用式(6)表示，其中(VEC)i為i元素的價電子濃度。

(6)

圖1 合金的δ-ΔHmix圖：S區和S′區分別為無序高熵合金和 有序高熵合金，B1區為傳統的非晶，B2區為鎂基非晶和 銅基非晶，C區為形成高熵合金的中間相[27]Fig.1 Plots of the alloy in the δ-ΔHmix diagram: disordered and ordered high-entropy alloys are located in the zones S and S′, respectively; the zone B1 contains conventional bulk metallic glasses (BMGs) and zone B2 contains Mg- and Cu-based BMGs; In the zone C, intermediate phases form for the high-entropy alloys[27]

圖2為多組元合金δ和VEC的關系圖[27]，從圖中可以看出HCP結構高熵合金的價電子濃度為3。因此在研究中，當VEC=8.5±1.0時，高熵合金為FCC結構；當VEC=5±0.7時，合金為BCC結構；當VEC=2.8±0.2時，合金為HCP結構[28]。此外還可以通過CALPHAD相圖模擬和第一性原理密度泛函理論(DFT)以及AIMD模擬來具體預測合金的結構。

圖2 合金的δ-VEC圖：S區為固溶體高熵合金，C區為 含有序相的高熵合金，B區為非晶合金，RE區為稀土 高熵合金，Re區為難熔高熵合金[27]Fig.2 Plots of the alloy in the δ-VEC diagram: High-entropy alloys consisted of only solid solutions are located in the zone S; High-entropy alloys containing ordered phases are located in the zone C; The zone B contains bulk metallic glasses (BMGs); “Re” and “RE” refer to the refractory HEAs and the rare earth HEAs, respectively[27]

3 HCP結構高熵合金的研究現狀

在已報道的高熵合金中，關于HCP結構的高熵合金的研究非常有限，HCP結構高熵合金的研究仍處在初期，目前HCP高熵合金的制備主要有以下4種方式：① 真空電弧熔煉(主要由此技術制備)；② 機械合金化；③ 單分子前驅體的熱分解；④ 特定條件下的相變。現階段對于已制備成功的HCP高熵合金主要是利用HCP結構的金屬元素作為組成元素和其他結構的高熵合金在特定條件下相變來制備，因此將HCP高熵合金分為以下3類。

3.1 貴金屬類HCP高熵合金

Yusenko等[29]用貴金屬元素制備了Ir0.19Os0.22Re0.21-Rh0.20Ru0.19高熵合金。Ir0.19Os0.22Re0.21Rh0.20Ru0.19合金是利用單分子前驅體的熱分解制備成HCP結構。表1列出了鉑族元素構成的高熵合金及其相組成。由表中可以發現，若高熵合金表示為HCPxFCC1-x(HCP和FCC均為組成元素的結構)，當x的值大于等于60%時，可形成HCP結構的高熵合金，當x的值小于等于20%時，可形成FCC結構的高熵合金。如圖3所示，HCP-Ir0.19Os0.22-Re0.21Rh0.20Ru0.19合金為泡沫狀的多晶聚合物，由于制備溫度較低，因此結構缺陷較多。研究發現，Ir0.19Os0.22-Re0.21Rh0.20Ru0.19高熵合金在溫度高達1200 ℃、等靜壓作用下壓力高達45 GPa時仍能保持結構的穩定性，不發生相變。通過循環伏安法研究發現，Ir0.19Os0.22Re0.21Rh0.20-Ru0.19合金對酸性條件下甲醇氧化的電催化活性較高。

表1 鉑族元素構成的高熵合金的組成元素以及相結構[29]

aAccording to SEM/EDX；bAccording to PXRD.

Yusenko等人提出的關于HCPxFCC1-x高熵合金相結構的結論，由于文中實驗數據有限且均為鉑族元素，并不具有普遍性，實驗結論是否具有普適性可在以后的實驗中進行驗證。文中并未展示Ir0.19Os0.22Re0.21Rh0.20Ru0.19合金的XRD圖譜，高溫高壓作用后的XRD圖譜也未呈現，不能直觀地分析合金的結構和性能。Ir0.19Os0.22Re0.21Rh0.20Ru0.19合金利用化學方式制備，可為將來制備其他高熵合金提供思路，且為HCP高熵合金將來在催化方面的應用提供思路。

圖3 單相hcp-Ir0.19Os0.22Re0.21Rh0.20Ru0.19 高熵合金的STEMHAADF 照片 (a)，圖(a)的放大圖 (b)，樣品的TEM照片 (c)，晶界 處的高分辨率HAADF照片 (d)，箭頭所指的是圖(c)中晶界處 的孔隙和圖(d)中晶粒內的孔隙[29] Fig.3 STEMHAADF image of metallic polycrystalline particles in single- phase hcp-Ir0.19Os0.22Re0.21Rh0.20Ru0.19 HEA (a), Magnified detail of Fig.3a (b), TEM image of a similar region (c), High resolution HAADF image of grain boundaries (d), pores at grain boundaries ( Fig.3c ) and in grains ( Fig.3d ) are indicated by arrows[29]

3.2 稀土類HCP高熵合金

2014年Zhang等[30]提出由于稀土元素的原子半徑相近，元素的化學性能相似，預測稀土元素能作為形成單相HCP結構高熵合金的元素。基于這一基礎，結合稀土元素的二元相圖，同年日本東京大學材料研究所的Takeuchi等[31]對稀土元素進行了進一步的分析，預測除釔外的重稀土元素作為高熵合金的主要組成元素可形成HCP結構的合金，且制備了YGdTbDyLu合金和GdTbDyTmLu合金。圖4為合金的XRD圖譜，從圖中可以看出合金主要為HCP結構，圖4b中箭頭所指的相為少量的未知相。Takeuchi等認為XRD圖譜中存在少量未知相主要是由于以下3個原因：① 冷卻過程中熱應力導致的堆垛層錯；② 制備過程中金屬元素的氧化；③ 由于Lu元素中不可避免地含有少量的Ta，而Ta的XRD圖譜和合金的XRD圖譜中的未知相相近。但本實驗的不足是圖4中未對XRD圖譜的衍射峰進行標注，且實驗中出現了少量的未知相，并不能完全說明YGdTbDyLu合金和GdTbDyTmLu合金為單相HCP結構的高熵合金。

2014年Feuerbacher等[32]制備了HoDyYGdTb合金。Feuerbacher對HoDyYGdTb合金組織用透射電鏡進行了觀察表征，可確定該合金與單相Mg的結構一致，為密排六方結構。在文中提出HoDyYGdTb合金的晶格常數符合混合定則，由于文章中沒有XRD圖譜，只能確定HoDyYGdTb合金在微觀上具有HCP結構，但HoDyYGdTb塊體合金在宏觀上是否為HCP結構仍需進一步考證。2015年Luznik等[33]再次研究了HoDyYGdTb塊體合金，且通過XRD圖譜證實HoDyYGdTb高熵合金為HCP結構，Luznik主要研究了該合金在直流電和交流電下的磁性能。

圖4 尺寸為Ф12 mm×5 mm的YGdTbDyLu和GdTbDyTmLu合金的底部和頂部的XRD圖譜(a)，對(a)圖的基底進行放大(b)， 存在少量未知相，如箭頭所指[31] Fig.4 XRD patterns of YGdTbDyLu and GdTbDyTmLu alloy ingots with approximate dimension of Ф 12 mm and 5 mm height taken from the bottom and top sides (a) and those enlarged near the bases (b), indicating the presence of small amounts of unknown phase with arrows[31]

2015年Gao等[2]對稀土元素以及過渡族元素進行研究，結合相圖、CALPHAD算法、AIMD模擬等預測可能形成單相HCP結構的一系列高熵合金。預測以下幾類合金可能形成HCP結構的高熵合金：① 稀土類元素作為高熵合金的主要元素，即使在合金中添加一到兩個雙HCP結構的元素，也有望形成單相HCP結構的高熵合金；② 主要元素全部為雙HCP結構的元素，有望形成單一的雙HCP相；③ 同晶型的過渡族元素作為合金的主要元素，有可能形成HCP高熵合金。但是文中只是對已發表的高熵合金進行了驗證，并未對作者所預測的合金進行系統的實驗驗證。

2016年作者團隊[27]在前面研究的基礎上，首次制備了塊體單相HCP結構的高熵合金。作者團隊利用真空電弧熔煉的方式制備了GdHoLaTbY高熵合金，結合理論和實驗證實此合金為單相HCP結構的高熵合金，首次將混合定則廣泛地應用于合金的c/a、硬度、屈服強度、斷裂強度、塑性變形、晶格常數等，且發現均符合混合定則。圖5是GdHoLaTbY合金的XRD圖譜，圖中對合金的各個衍射峰進行了明確的標注，從圖中可以看出此合金為單相HCP結構，無其他雜相存在。圖6是3種典型類型固溶體高熵合金的合金硬度與組成元素硬度之間的關系。從圖中可以看出HCP高熵合金幾乎沒有固溶強化，而其他FCC和BCC的合金都有明顯的固溶強化。在GdHoLaTbY高熵合金中幾乎無固溶強化效應，這一發現挑戰了“固溶強化是高熵合金最重要的強化機制”的基本論斷，對將來研究材料的機械性能以及開發多種優異性能集一身的合金極具指導性作用。

圖5 鑄態GdHoLaTbY合金的XRD圖譜[27] Fig.5 XRD pattern of the as cast GdHoLaTbY alloy[27]

圖6 CoCrFeNi、MoNbTaVW和GdHoLaTbY 3類高熵合金硬度 與其組成元素硬度的關系[27]Fig.6 The relationships between hardness of three kinds of HEAs, CoCrFeNi, MoNbTaVW, and GdHoLaTbY, and their constituent elements[27]

2016年日本東京大學材料研究所的Takeuchi等[34]在YLaScTiZrHf合金的研究基礎上，制備了ScYLaTiZrHf高熵合金。從ScYLaTiZrHf合金的XRD圖譜發現該合金中存在兩種類型的HCP結構, 且Takeuchi認為ScYLaTiZrHf合金的兩相結構是由樹枝晶轉變而來。圖7是ScYLaTiZrHf的掃描電鏡照片以及各個元素的分布圖。從圖7中可以看出A主要為Y, Sc, La，B主要為Ti, Zr, Hf, Sc，從分布圖可以確定兩相HCP結構的具體成分。通過計算得出ScYLaTiZrHf合金的δ的值為8.3，混合焓為11.4 kJ/mol，價電子濃度為3.5，該合金在δ-ΔHmix圖(圖1)中位于S區。對ScYLaTiZrHf高熵合金所測的物相參數與已報道的單相HCP高熵合金的物相參數存在一定差異，Takeuchi認為這是由于該合金為雙相所造成。雖然物相參數的變化可以作為合金產生兩相結構的一個評判標準，但ScYLaTiZrHf高熵合金形成兩相結構的本質原因仍需進一步探索。

現階段研究的絕大部分高熵合金均為無序固溶體，2016年Rogal等[35]結合熱力學和第一性原理設計并制備了HCP結構有序的高熵合金固溶體。通過控制合金中Al的含量，可以使合金形成D019有序相。Rogal根據二元相圖構建了多組元合金的3D相圖，由此確定Al含量為15%時，合金中D019含量最高，因此制備了有序結構含量最高的Al15Hf25Sc10Ti25Zr25合金，對合金進行了1000 ℃下5 h的退火處理。退火后合金更加穩定且晶粒粗化。如圖8所示為Al15Hf25Sc10Ti25-Zr25合金鑄態和退火后的XRD圖譜。從圖中可以看到合金為HCP結構，退火后由于有序結構的影響，在較低的角度產生新的衍射峰，這也表明退火后導致晶體中原子的重新分布。Al15Hf25Sc10Ti25Zr25合金較典型的有序合金的壓縮塑性高。這一發現為我們將來開發高熵合金的超結構提供了思路。

圖7 ScYLaTiZrHf合金的SEM照片以及通過EDX分析得到的元素分布圖[34] Fig.7 SEM image and elemental-maps by EDX of the ScYLaTiZrHf alloy ingot[34]

圖8 Al15Hf25Sc10Ti25Zr25高熵合金鑄態和退火后的 XRD圖譜[35]Fig.8 XRD patterns of the Al15Hf25Sc10Ti25Zr25 at% HEA in the as cast state and after annealing[35]

2017年Li等[36]再次研究了HoDyYGdTb高熵合金。他們主要研究HoDyYGdTb高熵合金在等靜壓作用下的相變行為，研究發現合金在4.4 GPa時由HCP結構轉變為Sm型結構，繼續加壓到26.7 GPa，合金轉變為雙相HCP結構，持續加壓到40.2 GPa，合金的結構轉變為畸變的FCC結構。研究證實HoDyYGdTb高熵合金在壓力作用下的相結構并不穩定，很大程度上限制了合金在工業方面的應用。2017年北京科技大學Wu等[37]研究了稀土高熵合金的巨磁熱效應。他們制備了GdDyErHoTb合金，通過XRD確定該合金為HCP結構，并通過STEM近一步確定GdDyErHoTb合金為HCP結構的高熵合金，且合金中各元素分布均勻。圖9為Gd20Dy20Er20Ho20Tb20合金零場冷卻磁化強度和溫度的關系(溫度變化范圍是50～300 K)，從圖中可以看出在磁感應強度為0.3T時，曲線出現一個小的凸起，但是磁場強度增加到3T時，小的凸起消失不見，說明磁場誘導的反鐵磁向鐵磁的轉變抑制了順磁向反鐵磁的轉變。從插圖中可以看出，利用高斯擬合可確定奈爾溫度為186 K。研究發現Gd20Dy20Er20Ho20Tb20合金的磁熵變較大，且合金的磁滯較小，在保證強的制冷能力的同時合金不易產生開裂和疲勞，現階段磁制冷材料壽命較短，因此需要開發能循環利用且壽命較長的磁制冷材料，HCP結構的高熵合金的開發將能滿足這一工業需求。

圖9 Gd20Dy20Er20Ho20Tb20高熵合金在不同磁場下的溫度-零場冷卻 磁化曲線，溫度變化范圍是50～300 K，插圖為在170～200 K 溫度下0.3T磁場環境中M-T曲線峰值的放大圖且結合了高斯 擬合曲線[37] Fig.9 Temperature dependences of zero-field-cooling (ZFC) magnetizations of the Gd20Dy20Er20Ho20Tb20 HEA under various magnetic fields in the temperature range between 50 and 300 K. The inset shows the enlarged peak of the M-T curve of Gd20Dy20Er20Ho20Tb20 HEA measured under a magnetic field of 0.3T from 170 to 200 K, along with the corresponding Gaussian fit[37]

3.3 其他類HCP高熵合金

由于稀土元素較易氧化，且稀土元素純金屬合金的質地較軟，不易于制備機械性能良好的高熵合金，而貴金屬元素的成本較高，因此上述兩類高熵合金的研究受到了一定程度的限制，因此研究人員致力于尋找一類HCP高熵合金以克服以上缺點。

2014年Youssef等[38]發現Al20Li20Mg10Sc20Ti30高熵合金在500 ℃條件下退火后可由FCC結構轉變為HCP結構，但Al20Li20Mg10Sc20Ti30高熵合金中仍有稀土元素且并未研究合金形成HCP結構后相是否穩定。

2016年北京科技大學的Wu等[39]和美國斯坦福大學的Tracy等[40]同時發現CoCrFeMnNi高熵合金在高壓下可由FCC結構轉變為HCP結構，且減小壓力后合金仍能保持HCP結構，Wu認為相變不可逆是由于CoCrFeMnNi高熵合金的FCC結構和HCP結構的自由能相近且兩相具有較大的能量勢壘。對于產生相變的原因，Wu和Tracy都認為是由于CoCrFeMnNi合金在高壓下HCP結構相較于FCC結構具有更低的堆垛層錯能。Wu等采用氣體霧化的方式(如圖10所示)制備CoCrFeMnNi合金，研究發現合金在19.5 GPa下全部為FCC相，在41 GPa時幾乎全部轉變為HCP相，如圖10c所示。Tracy等采用電弧熔煉的方式制備CoCrFeMnNi合金，研究發現合金在14 GPa下全部為FCC相，在54.1 GPa下幾乎全部轉化為HCP相。CoCrFeMnNi合金發生相轉變的壓強臨界值的差異可能是由于兩人制備合金的方式不同造成。Wu在此研究的基礎上進一步研究了CoCrFeMnNi高熵合金在壓強不變的條件下，改變周圍的溫度是否發生組織變化。研究發現溫度升高，合金由HCP相轉變為FCC相，且隨著周圍壓強的增加，合金的臨界轉變溫度也隨之增加。2017年Zhang等[41]在CoCrFeNi合金中也發現類似現象，但Zhang發現CoCrFeNiPb高熵合金在等靜壓壓力達到74 GPa時仍未發生由FCC向HCP的轉變。2017年Jongun等[41]發現Co20Cr26Fe20Mn20Ni14合金在低溫條件下進行高壓扭轉可發生由FCC結構向HCP結構的轉變，但并未對轉變后HCP結構的穩定性進行研究。

研究發現在低溫高壓作用下高熵合金可由FCC相轉變為不可逆的HCP相，但僅限于部分FCC結構的高熵合金，因此利用高壓(高溫)對高熵合金進行相結構的轉變，以期形成HCP結構的高熵合金仍需進一步探索和研究。表2總結了近年來對單相HCP結構高熵合金的研究，可由表中的合金元素，逐步探索更多的HCP結構的高熵合金，為HCP高熵合金的大家族增添新成員。

表2 單相HCP結構高熵合金列表

圖10 CoCrFeMnNi高熵合金在室溫下加壓和減壓過程中的原位高壓XRD圖譜：(a)和(b)對微小樣品產生原位高壓的金剛石 壓砧的示意圖；(c)加壓和減壓過程中的XRD圖譜，初始相為FCC結構，超過22 GPa后出現了HCP結構的新相[39] Fig.10 Experimental set-up and the in situ high-pressure XRD patterns of the CoCrFeMnNi HEA in a DAC during compression and decompression at room temperature: (a) and (b) A schematic illustration of the DAC used to generate high-pressure on tiny samples for the in situ high-pressure experiment; (c) XRD patterns as a function of pressure obtained during compression and decompression, the initial phase is indexed to a fcc lattice, whereas the new phase synthesized above 22 GPa is well indexed to a hcp lattice[39]

4 結 語

如同一個人的成長，高熵合金已經歷了它的幼兒時期，正逐步進入它的青壯年時期，有著蓬勃的發展力，隨著人們對高熵合金的逐步探索和研發，高熵合金的理論基礎和性能將會更加完善。從高熵合金的提出到現在，高熵合金已歷經十幾年的歲月，學者對高熵合金進行了從形成原因到結構的逐步探索，現階段認為當合金滿足-15 kJ/mol<ΔHmix<5 kJ/mol，0<δ<5%時可形成固溶體合金，在此基礎上當VEC=2.8±0.2時，合金為HCP結構[28]，同時可結合CALPHAD相圖模擬和第一性原理密度泛函理論(DFT)以及AIMD模擬對高熵合金相結構做出準確判斷。隨著認識的進一步深入，制備了雙相HCP結構的高熵合金[36]以及HCP有序結構的高熵合金固溶體[35]，并且發現通過特殊的處理方式(如高壓)可發生相轉變形成HCP結構高熵合金[38-42]。與此同時，對HCP結構高熵合金的性能進行了逐步的探索，研究發現HCP結構高熵合金具有較高的電催化活性[29]、幾乎無固溶強化效應[27]、磁制冷能力較強等特點。對HCP結構高熵合金的形成以及性能的研究是未來的主要研究方向，高熵合金如同一棵參天大樹，學者們從葉入手，逐步了解到它的枝干，但深埋地下的無盡根須仍激勵大家去不斷探索。

對于高熵合金的進一步探索研究，可從下列幾個方面開展：① 現在報道的HCP結構高熵合金的數量較少，可進一步制備HCP結構的高熵合金，逐步完善形成HCP結構高熵合金的理論基礎。② 可通過特殊的處理方式對高熵合金進行處理，研究高熵合金是否會發生相轉變而形成結構穩定的HCP高熵合金，并對合金發生相轉變的內在原因進行探索。③ 基于已報道的磁制冷材料，可進一步研究對環境友好且磁性能良好的HCP結構高熵合金。④ 通過微量添加非HCP結構的元素制備HCP結構高熵合金，研究合金的固溶強化效應。⑤ 利用稀土元素制備HCP結構高熵合金，研究合金是否具有催化活性。

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