高熵合金(High-Entropy Alloys)簡稱HEAs.是一類具有性能的新型材料，以其的力學性能、耐腐蝕性能、的熱穩(wěn)定性等特點受到科學界廣泛關(guān)注.高熵合金是由五種以上元素，每種元素的原子分數(shù)在5%到35%之間，各元素原子隨機占據(jù)一個晶格點位的晶體.已經(jīng)報道的典型合金有：葉均蔚等發(fā)現(xiàn)的以CoCrCuFeNi為代表的面心立方固溶體結(jié)構(gòu)的合金；張勇等發(fā)現(xiàn)的以A1CoCrFeNi為代表的體心立方固溶體結(jié)構(gòu)的合金.如今，高熵概念被廣泛應用于各種材料，如氧化物、硫族化合物和鹵化物.高熵態(tài)產(chǎn)生了多種改進功能：如熱電性能、磁熱效應、催化效應等

高熵合金的應用

1.高溫性能的應用

無論何種類型,熱機的效率隨著溫度的升高而增加.如核能、燃煤和燃油等發(fā)電行業(yè)中，工作溫度的升高可以降低燃料消耗、污染和運行成本.在噴氣發(fā)動機工業(yè)中，工作溫度的增加可使性能改進，例如更重的有效載荷、更大的速度和更大的范圍的組合等.目前發(fā)動機主要部件材料的開發(fā)還是集中在Ni基高溫合金材料上，但由于其初始熔點大約在1300℃,鎳基高溫合金適用于溫度僅在1160~1277℃之間.因此，開發(fā)具有更高溫性能的發(fā)動機部件材料變得至關(guān)重要.試驗表明這兩種耐火HEAs在1600℃時的屈服強度超過400MPa,這遠Inconel 718 Ni 基高溫合金在1000℃的屈服強度(低于200MPa).熱機的開發(fā)需要進一步改善發(fā)動機部件材料的高溫性能.與Ni基高溫合金相比，HEAs在高溫下具有更高的穩(wěn)定性、更低的成本和密度、正的晶格失配，這表明這些合金由于具有吸引人的高溫機械性能，有可能取代Ni基高溫合金作為下一代高溫材料.

2.斷裂韌性的應用

材料的斷裂往往關(guān)乎著安全的問題,一般來說，根據(jù)失效應變可以分為脆性和韌性斷裂.脆性斷裂沒有塑性變形的跡象，通常以災難性方式發(fā)生，開發(fā)具有性能的新型金屬材料具有重要意義.據(jù)報道，當溫度從298K下降到77K時，CrMnFeCoNi高熵合金的斷裂韌性幾乎保持恒定，而CrCoNi高熵合金的斷裂韌性略微增加.在這些HEAs中，沒有出現(xiàn)像鋼、非晶合金、鎂合金、多孔金屬和納米金屬等許多傳統(tǒng)合金那樣尖銳的韌脆轉(zhuǎn)變，這表明這些合金可能是極端寒冷條件下應用的優(yōu)良候選材料，例如，用于船體、飛機和低溫儲存罐的材料等.

3.耐腐蝕性的應用

我國每年因腐蝕而引起的材料浪費極其嚴重,研究和開發(fā)具有耐腐蝕性較好的材料對資源的節(jié)省具有重要意義.Zhang等通過激光表面合金化方法，在304不銹鋼上制備了具有良好冶金結(jié)合性能的FeCoCrAlNi涂層，試驗結(jié)果表明FeCoCrAlNi涂層的顯微硬度是304不銹鋼的3倍，在3.5%的NaCl溶液中，其抗空蝕性能是304不銹鋼的7.6倍左右，電流密度比304不銹鋼降低了一個數(shù)量級.Ye等采用激光表面合金化的方法制備了CrMnFeCoNi涂層，并在3.5%的NaCl和0.5mol/L H2SO4溶液中進行了電位動態(tài)極化試驗，結(jié)果表明HEAs涂層的耐蝕性能均優(yōu)于A36鋼基體，腐蝕電流甚至低于304不銹鋼.高熵合金作為一種新開發(fā)的多主元合金，了基于單一多數(shù)主體元素的傳統(tǒng)合金的設(shè)計限制，具有提高耐腐蝕性的潛力.這表明這些具有的內(nèi)在耐腐蝕性的新型合金，在惡劣環(huán)境的應用中具有的經(jīng)濟和安全益處.

高熵合金的綜合性能使得其適用范圍寬廣.高熵合金軟磁性能，且在力學性能、加工性能上優(yōu)于現(xiàn)有常規(guī)軟磁材料；高熵合金高溫穩(wěn)定性、高溫抗氧化性，可以應用在極端環(huán)境中；高熵合金具有高硬度、高強度特點，可用作硬質(zhì)刀具涂層；除此之外，高熵合金還可以用作光熱轉(zhuǎn)換材料、輕質(zhì)合金材料、模具材料等.高熵合金可廣泛應用在電機、變壓器、機床工具、消費電子、發(fā)動機葉片、噴氣飛機引擎、核聚變等眾多領(lǐng)域.

高熵合金的非晶形成能力較強,某些高熵合金能在鑄態(tài)組織中形成非晶相.而傳統(tǒng)合金要獲得非晶組織，需要的冷卻速度將液態(tài)原子無規(guī)則分布的組織保留到室溫.非晶態(tài)金屬的研究是近年來才興起的，由于結(jié)構(gòu)中無位錯，具有很高的強度、硬度、塑性、韌性、耐蝕性及特殊的磁學性能等，應用也極為廣泛.制備非晶態(tài)高熵合金無疑將進一步擴大高熵合金的應用領(lǐng)域.高熵合金的種類繁多，其顯微結(jié)構(gòu)和性能具有很高的研究價值.高熵效應是調(diào)控其顯微組織和結(jié)構(gòu)的主要因素.目前這一領(lǐng)域的關(guān)注點已經(jīng)發(fā)展到了7個合金系列，每個合金系列包括6-7元素，已經(jīng)產(chǎn)生了超過408種新合金.在這408種合金中含有648種不同的微觀結(jié)構(gòu).研究發(fā)現(xiàn)，合金元素數(shù)量和加工條件對其顯微結(jié)構(gòu)有顯著的影響.不同結(jié)構(gòu)的高熵合金，呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)性能和功能特點.高熵合金特的結(jié)構(gòu)和廣泛合金種類，為其結(jié)構(gòu)化應用和功能化應用提供了基礎(chǔ).

人們設(shè)計了各種同時包含軟相與硬相的共晶高熵合金，其中軟相通常為γ型高熵固溶體，可以為合金提供塑性；而硬相有β相、Laves相、CoMo2Ni相等，其與軟相的界面可以阻礙位錯運動，起到強化作用。雙相高熵合金在凝固過程中直接形成同時具有軟硬兩相的原位復合材料，利用界面強化，共晶高熵合金通常具有的室溫、中溫強度以及塑性，并具有密度低、組織穩(wěn)定性高等特點，使其在中溫應用的結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域具有發(fā)展?jié)摿Α?br/>
難熔高熵合金作為高熵合金中較為特的種類，由熔點1650 ℃的鈮、鉭、鎢、鋯等難熔金屬元素組成。從其定義可知難熔高熵合金的熔點，因此具有較高的高溫強度。除了高熔點之外，難熔高熵合金還具有特的高溫強化機制