Definición:

Alta entropía aleaciones (alta entropía aleaciones) Se hace referencia a los alyes, se componen de 5 o más elementos principales, y la fracción atómica de cada elemento principal representa 5% -35%. Alta entropía Las aleaciones tienen muchos ideales Propiedades. En el concepto pasado, si se agregan más tipos de metal a la aleación, el material será abarcado, pero alta-entropía Las aleaciones son diferentes de las aleaciones anteriores, y hay muchos metales que no están empapazados.

La entropía representa el grado de caos en un sistema, más caótico cuanto mayor sea la entropía, más ordena la entropía más baja. Según la segunda ley de la termodinámica, todos los sistemas aislados se desarrollarán hacia Una tendencia creciente de entropía en la naturaleza.

Aunque alta entropía Las aleaciones tienen muchos elementos, ellos A menudo puede formar una estructura de fase relativamente simple después de la solidificación. Las soluciones sólidas miscibles al azar son estructuras típicas de High-entropy aleaciones, incluyendo FCC, BCC y HCP Estructuras. Además, la aleación formará parte de la fase amorfa.

Los efectos básicos de alta entropía aleaciones:

Efecto de alta entropía

El efecto de entropía alto es el concepto icónico de HEA. La entropía de formación ideal y entalpía de metal puro (seleccionado El entalpy de la formación del im Compuesto) se puede saber que en un equimolar equimolar Aleación con 5 o más elementos, es más propicio para la formación de la fase SS en lugar de el im im Compuesto. En este momento, no se considera ninguna combinación especial, solo se utiliza el nivel de entropía y entalpía para analizar la fase convencional de SS y Im fase. El valor de la entropía también solo considera generar entropy. Aunque La vibración, los electrones y el magnetismo también afectan su entropía, el factor más importante sigue siendo la estructura de la aleación.

distorsión de celosía

La distorsión grave en celosía es causada por los diferentes tamaños atómicos en el alta entropía fase. El desplazamiento de cada posición de celosía depende de los átomos que ocupan esa posición y el tipo de átomos en el ambiente local. Estos Las distorsiones son mucho más serias que Tradicional aleaciones. La incertidumbre de la posición de estos Los átomos variables conducen a una entalpía más alta de la formación de la aleación. Aunque Físicamente, esto puede reducir la intensidad de los picos de difracción de rayos X, aumentar la dureza, reducir la conductividad eléctrica y reducir la dependencia de la temperatura de la aleación. Sin embargo, todavía hay una falta de experimentos sistemáticos para describir cuantitativamente los cambios en estos Propiedades. Para Ejemplo, el desajuste del módulo de cizallamiento entre los átomos constituyentes también puede contribuir a endurecerse; Los cambios en los bonos locales también pueden cambiar la conductividad eléctrica, la conductividad térmica y la estructura electrónica relacionada.

extendido lentamente

En HEA, la difusión es lento. Este se puede observar en la formación y microestructura de nanocristalino y amorfo aleaciones.

"Cóctel" efecto

El primero "Cóctel" El efecto fue una frase utilizada por el profesor S. Ranganathan. La intención original fue "A Agradable, agradable Mezcla". Más tarde, significa una mezcla sinérgica, el resultado final es impredecible y mayor La suma de las partes Este Frase describe tres aleaciones diferentes Categorías: Vidrio metálico a granel, superelastic y superplastic Metales, y HEA. Estos Las aleaciones son Multi-Principal Elemento aleaciones. El "cóctel" Efecto caracteriza las propiedades estructurales y funcionales del vaso metalico amorfo a granel.

A diferencia de otros "Core Efectos", el "Cóctel" El efecto no es una hipótesis y no requiere la prueba. "Cóctel Efecto" significa propiedades materiales especiales, generalmente debido a la sinergia inesperada. Otros materiales también se pueden describir de esta manera, incluidas las propiedades físicas, como el coeficiente cercano al cero de la expansión térmica o la respuesta catalítica; Propiedades funcionales, como la respuesta termoeléctrica o la conversión fotoeléctrica, la fractura de ultra alta, buena resistencia tenacidad; Propiedades estructurales como la resistencia a la fatiga o la ductilidad. En este momento, las propiedades del material dependen principalmente de la composición del material, la microestructura, la estructura electrónica y otras características. El "cóctel" efecto revela el multi-elemento composición y especial microestructura de MPEAS, que a su vez produce inesperados no lineal resultados.

Aplicaciones:

Independientemente del tipo, la eficiencia del motor de calor aumenta a medida que aumenta la temperatura. En las industrias de generación de energía, como la energía nuclear, la quema de carbón y los crecientes temperaturas operativas, pueden reducir el consumo de combustible, la contaminación y el funcionamiento de los costos. En la industria del motor de reacción, un aumento en la temperatura de operación puede mejorar el rendimiento, como una carga útil más pesada, mayor velocidad y un mayor rango de combinaciones. En la actualidad, el desarrollo de los componentes principales del motor aún se concentra en Ni basado en Ni Superalloy materiales, pero porque Su punto de fusión inicial es de aproximadamente 1300, la temperatura adecuada de basado en níquel Superalloy es solo entre 1160 ~ 1277 ℃. Por lo tanto, el desarrollo de materiales de componentes del motor con más excelente alta temperatura El rendimiento se convierte en crucial. Las pruebas muestran que la intensidad de rendimiento de estos Dos refractarios HEA en 1600 ℃ Supera 400MPA, que es mucho mayor la fuerza de rendimiento de inconel 718 Ni-Basado Superalloy en 1000 ℃ (menos 200MPA). El desarrollo de los motores de calor debe mejorar aún más el alta temperatura Rendimiento del componente del motor Materiales. en comparación con NI-BASE Superaloys, HEAS tienen mayor estabilidad, menor costo y densidad, y desajuste de la red positiva a altas temperaturas, lo que indica que estos Es probable que las aleaciones reemplacen a NI debido a su atractivo alta temperatura Mecanica Propiedades. Basado Superaloys se utilizan como siguiente-generación alta temperatura Materiales.

La fractura de materiales a menudo está relacionada con la seguridad En términos generales, se puede dividir en fracturas frágiles y dúctiles de acuerdo con la tensión de falla. La fractura quebradiza no tiene signos de deformación plástica y generalmente ocurre catastróficamente. Es de gran importancia desarrollar nuevos materiales metálicos con excelentes propiedades. Se informa que cuando La temperatura baja de 298k a 77k, la fractura Dureza de crmnfeconi alta entropía La aleación permanece casi constante, mientras que la fractura de la dureza de CRCONI alta entropía Aumenta la aleación ligeramente. en estos HEA, no hay afilado ductil-frágil Transición como muchas aleaciones tradicionales, como acero, aleaciones amorfas, aleaciones de magnesio, metales porosos y nano-metales, lo que indica que estos Las aleaciones pueden ser excelentes candidatos para aplicaciones en condiciones extremadamente frías, como las usadas como materiales para cascos de barcos, aviones y almacenamiento criogénico Tanques.

El wila aleación de superficies láserMétodo ha preparado fecocralni Recubrimiento con buenas propiedades de unión metalúrgico en 304 Inoxidable Acero. Los resultados de las pruebas muestran que el microhardismo de fecocralni El recubrimiento es 3 veces el de 304 Inoxidable Acero. en a 3.5% NaCl Solución, su resistencia Cavitación El rendimiento de la corrosión es sobre 7.6 veces que de 304 Acero inoxidable, y la densidad de corriente es un orden de magnitud inferior el de 304 Inoxidable Acero. Ye et al. utiliza un método de aleación de superficies láser para preparar un crmnfeconi Recubrimiento y realizó una posible prueba de polarización dinámica en A 3.5% NaCl y 0.5mol / l H2SO4 Solución. Los resultados muestran que la resistencia a la corrosión de The HEA El recubrimiento es mejor el de A36. Para La matriz de acero, la corriente de corrosión es aún más baja que el de 304 Inoxidable Acero. como un recién desarrollado multi-principal aleación, alta entropía La aleación supera el límite de diseño de las aleaciones tradicionales basadas en una sola mayoría del elemento principal y tiene el potencial de mejorar la corrosión Resistencia.

Alta entropía Las aleaciones combinan muchas propiedades excelentes y se pueden aplicar en una amplia gama de campos industriales Alta entropía Las aleaciones tienen una gran capacidad para formar amorfos, y algunos High-entropy Las aleaciones pueden formar fases amorfas en el alcance estructura. A Obtenga una estructura amorfa en aleaciones tradicionales, se requiere una gran tasa de enfriamiento para mantener la estructura con una distribución irregular de los átomos líquidos a la habitación. La investigación de metales amorfos solo ha surgido en los últimos años. Porque de la ausencia de dislocaciones en la estructura, tiene alta resistencia, dureza, plasticidad, tenacidad, resistencia a la corrosión y propiedades magnéticas especiales, y se usa ampliamente. La preparación de amorfa alta-entropía Sin duda, las aleaciones expandirán aún más los campos de la aplicación de High-entropy Aleaciones.

El desarrollo de alta-entropía aleaciones:

De aleaciones tradicionales a alta-entropía Aleaciones, el desarrollo de materiales presenta una tendencia de "entropía Aumentar". Sin embargo, los resultados experimentales muestran que existe una relación no lineal entre la entropía de mezcla y las propiedades del material En resumen, no es que cuanto mayor sea la mezcla de entropía del material de aleación, mejor será la aleación rendimiento; Por lo tanto, la búsqueda ciega de "Alto Entropía" No es el rendimiento del material que se puede optimizar infinitamente. Además, a medida que aumenta la entropía de los materiales de aleación, el número de elementos constituyentes de la aleación también aumenta gradualmente. Este significa que el costo de la aleación también aumentará en consecuencia. Por lo tanto, perseguir a ciegas la entrada de alta mezcla no mejorará el rendimiento del material, sino que aumentará el costo de la aleación. Según la aleación "rentable" Mapa obtenido por estadísticas, se puede encontrar que el área más rentable no es la de alta entropía Área de aleación, pero se encuentra en el cruce de la entropía MEDIA aleación y el alta-entropía aleación, tales como alta temperatura aleaciones, aleaciones amorfas, acero inoxidable y entropía mediana Aleaciones. Los etc. son más rentables. Así que esta área será un área clave para el material futuro Desarrollo.