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高熵合金文献综述:合金设计、合成与性能研究进展

智慧芽 | 2023-11-27 |

本文综述了高熵合金在合金设计、合成与性能研究方面的进展。首先,介绍了高熵合金的概念与起源,并对其合金设计原理进行了阐述。然后,探讨了高熵合金的合成方法与技术,包括机械合金化、真空熔炼等。接下来,对高熵合金的性能进行了详细讨论,包括力学性能、热稳定性、耐腐蚀性等方面。之后,对高熵合金的研究进展进行总结,并展望了未来的发展方向。

1、高熵合金的概念与合金设计

高熵合金是指由五种或更多基元元素组成的合金,其元素成分接近等比例,并且在原子尺度上具有随机的排列方式。高熵合金的设计原理主要包括均匀化固溶体和增加储存失复位能。

高熵合金的均匀化固溶体可通过选择具有相似原子半径和正负价态的元素来实现。这样的设计可防止原子偏离均匀状态,从而提高合金的内应力耐受能力。

增加储存失复位能是指增加合金中的晶体缺陷数量,如晶体结构的偏离、错位等。这些缺陷可提高合金的塑性变形能力和断裂韧性。

2、高熵合金的合成方法与技术

高熵合金的合成方法包括机械合金化、真空熔炼、电弧熔炼等。机械合金化是将粉末混合,并在高温下通过机械力使其熔化与混合。真空熔炼是将元素放入真空熔炼炉,并通过熔化与快速混合使合金形成。电弧熔炼是通过电弧加热使元素熔化,并在炉内冷却形成合金。

这些合成方法都能制备出高熵合金,并在合金组分、结构和性能上具有一定优势,但各自也存在一些限制和挑战,如合金的成分控制、均匀性、相形态等问题。

3、高熵合金的性能研究

高熵合金的性能研究主要包括力学性能、热稳定性和耐腐蚀性。力学性能指合金的强度、硬度、塑性等性质,研究旨在提高合金的力学性能。热稳定性指合金在高温环境下的稳定性和抗氧化性能,研究旨在提高合金的抗高温氧化和失效性能。耐腐蚀性指合金在腐蚀介质中的稳定性与抗腐蚀性能,研究旨在提高合金的耐腐蚀性。

近年来,研究者通过调控高熵合金的成分、相结构与晶粒尺寸等因素,提高了高熵合金的力学性能和热稳定性。同时,通过掺杂、表面改性等手段,也使高熵合金具备了优异的耐腐蚀性。

4、文献综述:高熵合金的未来发展

高熵合金作为一种新型结构材料,具有许多优点和广阔的应用前景。未来的发展方向包括探索更多元素组合、设计新的合金组织结构、发展新的制备工艺与技术等。同时,还需要进一步研究高熵合金的力学性能、热稳定性和耐腐蚀性,以满足不同领域的需求。

总的来说,高熵合金的合金设计、合成与性能研究进展为人们提供了更多的选择和发展机会,将为材料科学与工程领域带来新的突破和应用。

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