是什麼促進了高熵合金的相動力學

① 目前的研究高熵合金與非晶態合金有何聯系

高熵合帆搭金（HEAs）和非晶態合金（也稱為金屬玻璃或非晶金屬）在某些方面具有相似之處，但它們之間也存在明顯的差異。這兩種類型的合金都在材料科學領域受到廣泛關注，因為它們展示出與傳統金屬材料不同的性能和特點。
相似之處：
1. 組成復雜性：高熵合金和非晶態合金都是由多種元素組成的復雜合金。在高熵合金中，五個或更多的主要元素以接近等原子比例混合。非晶態合金則是由多種元素組成，但它們通常包含一種或幾種主要元素，其他元素以較低的濃度存在。
2. 非晶態結構：在某些情況下，高熵合金和非晶態合金都可能呈現非晶態結構。對於非晶態合金，其特點是具有無序的原子排列，沒有長程的晶格結構。在某些高熵合金中，也可能出現類似的非晶態結構。
差異：
1. 結構：盡管高熵合金和非晶態合金在某些情況下都可能呈現非晶態結構，但它們之間在結構上存在顯著差異。高熵合金通常以固溶體形式存在，具有單一或多相的晶格結構。非晶態合金則表現為無序的原子排列，沒有明確的晶格結構。
2. 制備方法：高熵合金和非晶態合金的制備方法有所不同。高熵合金主要通過熔煉、機械合金化、燒結等方法制備。非晶態合金通常採用快速淬火技術，如濺射、電子束熔化和單輥熔融旋鑄等。
3. 性能差異：高熵合金和非晶態合金在性能上有明顯的差異。高熵合金通常具有良好態遲拿的力學性能、耐腐蝕性和熱穩定性。非晶態合金則表現出高強度、高硬度、良好的耐磨旦如性和耐腐蝕性，但韌性較低。

② 哈工大陳瑞潤團隊：高熵合金相形成對其力學性能的影響及其機理研究

導讀： 本文報道了Cr7Mn25Co9Ni23Cu36高熵合金（HEA）在熱處理條件下的相分解以及二次相的形成對其拉伸力學響應的影響。顯微組織分析表明，800 C 2 h和600 C 8 h的熱處理會導致σ相的形成，但在600 及2h以下的熱處理中沒有觀察到σ相。將實驗觀察到的熱穩定性和相與計算的相圖進行比較，並藉助熱力學和動力學進行合理化。基於從頭計算討論了相分解的機理，結果表明分解成兩個固溶體相在能量上優於具有標稱組成的單一固溶體相。

對於金屬結構材料，實現強度和延展性的良好結合是一個重要目標。常用方法包括優化合金成分和控制加工路線。多主合金或高熵合金的發現拓寬了合金設計的領域，是材料領域的重要突破。

目前，已經使用了許多方法來開發具有良好性能的熱等靜壓合金，其中，熱處理是一種簡單、有效和廉價的提高合金力學性能的方法。近年來，學者們熱衷於研究熱處理對某些合金的顯微組織和力學性能的影響。結果表明，當溫度從0 升至1000 時，無相分離發生，說明HEA在較寬的溫度區間內具有良好的相穩定性。

近日，哈工大陳瑞潤教授團隊通過電弧熔煉設計和制備了Cr7Mn25Co9Ni23Cu36 HEA，其在室溫和鑄態下展現出非常好的強度和延展性組合，研究成果發表於金屬頂刊《Acta Materialia》，以 「Experimental and theoretical investigations on the phase stability and mechanical properties of Cr7Mn25Co9Ni23Cu36 high-entropy alloy」為題。文中研究了200 1000 下熱處理對合金顯微組織和室溫力學性能的影響，並將實驗相組成和熱穩定性與熱力學計算進行比較。用計算相圖法（CALPHAD）確定的生成吉布斯能分析了σ相和FCC相的穩定性。此外，討論了高溫下的相分解機理。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116763

SEM和TEM圖像顯示，合金800 熱處理2h時，形成了富Cr和富Co的σ相，這與CALPHAD的預測相吻合。

在 600 的溫度下熱處理的樣品中沒有觀察到σ相，但通過CALPHAD進行了預測。這種差異和動力學因素有關，600 熱處理時間的延長證實了合金的顯微組織變化。

EMTO-CPA的計算結果表明，在低溫和高溫下，與名義成分的合金相比，分解體系(FCC_1和FCC_2)在能量上是優選的。

熱處理溫度從200 提高到600 ，屈服強度和抗拉強度分別從401 MPa提高到581 MPa，以及從700 MPa提高到829 MPa，同時，伸長率從35％降低到22％。這些變化歸因於600 C熱處理時納米沉澱的細化。

由於屈服和極限抗拉強度分別下降至303 MPa和530 MPa，延展性降低至斷裂應變的15％，因此800 C熱處理導致斷裂韌性下降，強度的顯著降低是由於形成的σ析出物分布不均，尺寸無明顯變化。σ相的形成對合金的拉伸力學性能是有害的。

③ 高熵合金的簡介

有人認為非晶或玻璃的原子混亂度高或熵高，而高熵必然導致高的玻璃化形成能力，所以有人提出一個混亂理論。但是，後來有學者發現高熵和高的玻璃化形成能力並不一致，倒是發現有些高混合熵合金可以形成單相固溶體。對此，葉均蔚等認為這種固溶體是高混合熵穩定的固溶體，因此命名為高熵合金。至於為什麼高混合熵合金玻璃化形成能力並不高，張勇等統計了大量的高混合熵合金，從原子尺寸差，混合焓和混合熵角度作了系統分析，並用Adam-Gibbs方程作出了解釋。
已有的研究報道發現，高熵合金具有一些傳統合金所無法比擬的優異性能，如高強度、高硬度、高耐磨耐腐蝕性、高熱阻、高電阻等，從而成為在材料科學和凝聚態物理領域中繼大塊非晶之後一個新的研究熱點。目前，高熵合金的研究多是集中在鑄態下的性能測試，我們知道鑄態下的產品有著天然的性能缺陷(如由於熱脹冷縮造成的空洞、疏鬆等)，而對其熱處理、熱加工後的性能研究缺少有報道。有人曾預言，未來幾十年內，最有發展潛力的三大研究熱點是大塊非晶、復合材料和高熵合金。

④ 高熵合金的定義

目前，高熵合金一般可以被定義為由五個以上的元素組元按照等原子比或接近於等原子比合金化，其混合熵高於合金的熔化熵，一般形成高熵固溶體相的一類合金。簡言之，五元合金相圖中，在中間位置存在固溶體相區，這種固溶體目前認為是混合熵穩定的固溶體。已經報道的典型合金有：葉均蔚等發現的以CoCrCuFeNi為代表的面心立方固溶體結構的合金；張勇等發現的以A1CoCrFeNi為代表的體心立方固溶體結構的合金。

⑤ 高熵合金，大家了解多少金屬

高熵合金（High-entropy alloys）簡稱HEA，是由五種或五種以上等量或大約等量金屬形成的合金。由於高熵合金可能具有許多理想的性質，因此在材料科學及工程上相當受到重視。以往的合金中主要的金屬成分可能只有一至兩種。例如會以鐵為基礎，再加入一些微量的元素來提升其特性，因此所得的就是以鐵為主的合金。過往的概念中，若合金中加的金屬種類越多，會使其材質脆化，但高熵合金和以往的合金不同，有多種金屬卻不會脆化，是一種新的材料。