輕質高熵合金的研究進展

駱再斌， 范子澤， 彭 振

(江蘇大學 材料科學與工程學院， 江蘇 鎮江 212000)

傳統合金通常是基于單一主元的合金，如鋁合金、鎂合金和鈦合金等。而正是受限于這種思想，合金材料的成分區間受到了限制，性能的提高遇到了瓶頸。為了打破這種瓶頸，研究者們不斷進行研究，并開發出了大塊金屬玻璃、橡膠金屬以及大塊非晶合金等新型合金。而高熵合金(HEAs)的概念便是臺灣學者葉均蔚教授在探索新型合金的過程中于2004年首次提出[1]。即由5種及以上元素組成，且各元素的原子分數在5%～35%之間的合金。高熵合金含有多種元素，且每種元素的含量相近，因此合金中不存在溶質和溶劑原子之分。從而使得高熵合金表現出4大特性，即高熵效應、緩慢擴散效應、晶格畸變效應和“雞尾酒”效應[2]。在這4大效應的共同作用下，使得高熵合金具有了優異的性能，如高強度、高硬度、良好的耐腐蝕性、高的抗高溫軟化能力等[3-5]。Gludovatz等[6]研究了單一FCC相結構的FeCoCrNiMn高熵合金的抗拉強度，發現該合金具有極高的抗拉強度，為1 GPa。且在低溫環境中，其力學性能得到了進一步提高，可以作為低溫環境下結構材料使用。Lei等[7]在TiZrHfNb合金的基礎上制備了最佳摻氧變體(TiZrHfNb)98O2以及含氮間隙變體(TiZrHfNb)98N2，且這兩種變體表現出了極高的抗拉強度，分別為1.11 GPa和1.30 GPa。另外關于熱處理對高熵合金結構和性能的影響[8-9]，以及高熵合金中的一些特殊的變形機制、合金化效應、固溶強化效應以及鋸齒流變現象等也有相關研究[10-12]。

然而目前材料應用日趨輕量化，能源交通領域、軍事工業領域和航空航天領域等都需要性能更加良好的輕質材料。……