美國空軍實驗室Acta Materialia：高熵合金的特點及其研究現狀

1、前言

多主元素合金（MPEAs）和高熵合金（HEAs）的首次成果出現在同一年。在1970年代后期，MPEAs的最初是本科畢業論文，隨后于1998年又開設了另一個本科項目，最后，在2002年的一次會議上發布。在1996年，HEA內容發表了一系列論文，隨后又出版了5篇文章。最后，“高熵合金”和“多主元素合金”術語統一為MPEAs。

除了這些出版物之外，還有三項研究也值得說一說。第一篇論文報告了相同質量分數的達7種金屬元素混合物的基本性質（硬度，密度等）。從11種不同元素中抽取出900多種合金。第二篇論文將MPEA概念應用于金屬玻璃。該論文使用已知金屬玻璃合金中化學相似元素的等摩爾取代。這是第一本介紹MPEAs提供的廣泛組合空間概念的作品。這也是第一次關于該主題的實驗結果的出版論文。第三篇是2003年發表的沒有給出任何結果，但提供了對HEA概念的雄辯和令人回味的介紹。這些概念當時正在出版，并于次年初出版，這對HEA領域也很重要。

1.1 高熵合金的定義

（1）成分定義

最早的論文將HEAs定義為“由等摩爾比的五個或更多元素組成的合金”。等摩爾濃度的要求是“每個元素的濃度在5-35.％之間元素。”因此，HEAs不必是等摩爾的，這顯著增加高熵合金的數量。HEA還可能包含微量元素，以改善HEA的屬性，擴展HEA的數量。這種組合物僅規定了元素濃度，對熵的大小沒有限制。

（2）高熵定義

“高熵”是基于熵值的大小定義。因此，定義低等（SSS，理想<0.69R，其中SSS理想值是理想SS中的總配置摩爾熵，R是氣體常數），中等（0.69R <SSS，理想<1.61R）和高等（SSS，理想> 1.61R）熵合金。玻爾茲曼方程給出了一種用理想合金成分，估算SSS的簡單方法。但是它要求原子占據隨機晶格位置，這在金屬溶液中很少；它還定義合金具有單一的熵值，實際上合金的熵值會隨溫度變化。為了解決這些問題，基于合金的熵的定義可以由“液體溶液和高溫固溶體狀態表示，其中熱能足夠高以使不同元素在結構內具有隨機位置”。然而，即使二元金屬液體，在熔化溫度下通常也沒有隨機原子位置。因此熵值分類的依據還有一些問題。

1.2 高熵合金的四個核心效應

（1）高熵效應

高熵效應是HEA的標志性概念。比較理想的形成熵與純金屬的焓（選定IM化合物的形成焓）可以得知，在具有5個或更多元素的近等摩爾合金中，其更有利于形成SS相而不是IM化合物。這時不考慮特殊組合，僅熵和焓的高低來分析常規的SS相和IM相。熵值也只考慮生成熵。雖然振動、電子和磁性也影響其熵值，但是最主要的因素仍然是合金的結構。

（2）晶格畸變

嚴重的晶格畸變是因為高熵相中的不同原子尺寸導致的。每個晶格位置的位移，取決于占據該位置的原子和局部環境中的原子類型。這些畸變比傳統合金嚴重的多。這些變原子位置的不確定性導致合金的形成焓較高。雖然在物理上，這可以降低X射線衍射峰的強度，增加硬度，降低電導率，降低合金的溫度依賴性。但是，仍然缺少系統的實驗來定量描述這些性能的變化值是多少。例如，組成原子之間的剪切模量不匹配，也可能有助于硬化；局部鍵的變化也可能改變電導率、熱導率和相關的電子結構。

（3）緩慢的擴散特點

在HEAs中，擴散是緩慢的。這可以在納米晶和非晶合金的形成和其顯微結構中觀察到。

（4）“雞尾酒”效應

首次“雞尾酒”效應是S. Ranganathan教授使用的短語。最初的意圖是“一種愉快，愉快的混合物”。后來，它意味著一種協同混合物，最終結果是不可預測，且大于各部分的總和。這個短語描述了三種不同的合金類別：大塊金屬玻璃、超彈性和超塑性金屬以及HEAs。這些合金都是多主元素合金。“雞尾酒”效應表征了無定形大塊金屬玻璃的結構和功能特性。

與其他“核心效應”不同，“雞尾酒”效應不是假設，也不需要證明。“雞尾酒效應”的意思是特殊的材料特性，通常源于意想不到的協同作用。其他材料也可以這樣描述，包括物理性質，例如接近零的熱膨脹系數或催化響應；功能特性，如熱電響應或光電轉換、有超高強度，良好的斷裂韌性；抗疲勞性或延展性等結構特性。這時材料的性質主要依賴材料成分，微觀結構，電子結構和其他特征。“雞尾酒”效應揭示MPEAs的多元素組成和特殊的微觀結構，進而產生非線性的意外結果。

2、高熵合金的熱力學特征

2.1 固溶體的熵和焓

固溶體（SS）相的吉布斯能表示為G^ss=H^ss-T（S^ss）。在理想熔液中H^SS=0，但是實際上H^SS通常含有較小的值。當H^SS> 0時，非隨機分布的原子呈現相分離的趨勢；當H^SS<0時，表現出化學短程有序（SRO）。

HEA合金中最穩定的溶液出現在等摩爾組分中，但對于亞常規溶液來說卻不一定。考慮常規（圖1a）和亞常規（圖1b）固溶體的代表性熱力學函數。圖1a中最穩定的組合物是等摩爾組合物，但在圖1b中它是x_B = 0.55。H^SS曲線中的不對稱程度較小，也更明顯。分析表明H^SS中的最小值，可以出現在x_B = 0.50±0.10范圍內。 由于亞常規溶液最常見的，因此最穩定的固體溶液通常可從等摩爾組合物中置換出來。

圖1 （a）700 K時，Co-Ni合金在常規熔液的熵、焓和吉布斯能量圖；（b）700 K時，Ce-Ni合金在亞常規熔液的熵、焓和吉布斯能量圖。

2.2 金屬間相的熵和焓

金屬間相（IM）的吉布斯能G^IM=H^IM-TS^IM，其中H^IM和S^IM是IM相的摩爾生成焓和熵。SS和IM相的結構不同，因此相同成分和結構的熵值也是不同。圖2是SS和IM晶體結構示意圖。由圖2可知，IM相的熵值很小，每個晶格只有一個元素，但是多主元合金的一個晶格位點，通常是多種元素隨機分布，顯著增加了熵值。

圖2 （a）二元有序晶體示意圖；（b）多主元晶體示意圖。

3、高熵合金的分類

3.1 高熵合金的主要元素

本文統計了480種合金，使用了37種元素，如圖3所示。包括1種堿金屬（Li）；2種堿土金屬（Be，Mg）；22種過渡金屬（Ag，Au，Co，Cr，Cu，Fe，Hf，Mn，Mo，Nb，Ni，Pd，Rh，Ru，Sc，Ta，Ti，V，W，Y，Zn，Zr）；2種基本金屬（Al，Sn）；6種鑭系元素（Dy，Gd，Lu，Nd，Tb，Tm）；3種類金屬（B，Ge，Si）和1種非金屬（C）。Al，Co，Cr，Cu，Fe，Mn，Ni和Ti這幾種元素出現在100多種合金中，其中四種元素（Co，Cr，Fe，Ni）各在高熵合金中的比例高達70％以上。另外，難熔元素（Mo，Nb，V，Zr）在高熵合金中也屬于常見元素。本文中的高熵合金平均含有5.6種元素。

圖3 多主元合金（MPEAs）中408元素的使用頻率圖。

3.2 高熵合金的體系

本文中統計的408種MPEAs可分為7個合金系列，如圖4所示。包括3d過渡金屬CCA，難熔金屬CCA，輕金屬CCA，鑭系元素（4f）過渡金屬CCA，CCA黃銅和青銅，貴金屬CCA和間隙化合物（硼化物，碳化物和氮化物）CCA。

圖4 7個合金系列中的組成元素圖

4、高熵合金的顯微結構

4.1 相的定義和分類

沒有晶體結構的相稱為非晶態或玻璃態。盡管原子在無定形結構中是無序的，但在本工作中它并不被稱為無序，以避免與無序的結晶固溶體相混淆。具有兩個或更多化學上不同的亞晶格，具有化學LRO相定義為有序或金屬間（IM）或化合物。在這項工作中，LRO僅涉及子晶格上的化學排序，而不涉及平移和/或旋轉對稱。IM相由A_xB_y表示，也由Strukturbericht表示，Pearson符號或通用名稱（如Laves或sigma）和原型化合物。具有單晶格的合金元素的相描述為無序固溶體（SS）。SS相中可能存在或不存在SRO。SS相通過原子填充方案（FCC，BCC，HCP）或Strukturbericht描述更復雜的結構。簡單相和復雜相的區別僅限于晶體結構，對性能沒有任何影響。

最近，對微觀結構的分類方法與上述相同。具有一種或多種無序固溶體的微結構稱為SS微結構或合金；具有一一種或多種金屬間相的微結構稱為IM微結構或合金；具有無序固溶體和金屬間相混合物的微觀結構稱為（SS + IM）微結構或合金。CCA不限于SS相或單相微結構，可以具有任何含量的SS或IM相，或SS和IM相的混合物。另一類HEAs-金屬玻璃-具有亞穩態非晶結構，可通過快速凝固或機械合金化獲得。

4.2 相的觀察

本文統計了23種結晶相。晶體結構主要通過Strukturbericht表示法列出。例如：A1結構（Pearson符號cF4，Cu原型），列為FCC；A2結構（Pearson符號cI2，W原型），標記為BCC；A3結構（Pearson符號hP2，Mg原型），以HCP給出；σ用于表示D8b晶體結構（Pearson符號tP30，σ-CrFe原型）。CCA晶體結構：A5（tI4，β-Sn）；A9（hP4，石墨）；A12（cI58，α-Mn）；B2（cP2，ClCs，AlNi）；C14（六角Laves相）（hP12，MgZn₂，Fe₂Ti）；C15（立方Laves相）（cF24，Cu₂Mg）；C16（tI12，Al₂Cu）；D0₂（cF16，BiF₃，Li₂MgSn）；DO11（oP16，Ni₃Si）；D022（tI8，Al₃Ti）；D0₂₄（hP16，Ni₃Ti）；D2_b（tI26，Mn₁₂Th，AlFe₃Zr）；D8₅（hR13，Fe₇W₆，Co-Mo和Fe-Mo）；D8_m（tI32，W₅Si₃，Mo₅Si₃）；E9₃（cF96，Fe₃W₃C，Fe-Ti）；L1₀（tP2，AuCu）；L1₂（cP4，AuCu₃）；和L2₁（Heusler）（cF16，AlCu₂Mn）。其中，NiTi2（cF96）找不到Strukturbericht表示法。至少一個超晶格峰未確定的相被列為IM，并且未識別的相被列為Unk（未知）。該列表包括6種無序晶體結構（BCC FCC，HCP，A5，A9，A12）。

到目前為止，最常見的相是無序FCC（在410種合金出現465次）和BCC（在306種合金中出現357次），其次是有序的IM相B2（在175種合金中發生177次），σ（在60種合金中出現60次）和六角形Laves相C14（在50種合金中出現50次），如圖5所示。HCP相僅出現在7種合金中。通過BCC，FCC或HCP相出現的次數，FCC相在微結構中出現的總次數為56％。BCC階段略不常見（43％），HCP階段占BCC，FCC或HCP階段報告次數的1％。7個HCP相中有6個屬于三個不同的合金系列（輕金屬，4f過渡金屬和“其他”CCA）。這些合金系列之間沒有共同的元素，這表明仍有很多機會發現具有HCP晶體結構的新CCA。

圖5 微觀結構的648種相出現次數的柱狀圖。

4.3 相的計算

雖然有許多方法用來計算SS相，但是應用最多的還是經驗方法。本文分析了經驗方法、熱力學模型和原子方法對SS相的預測。

（1）經驗方法

Hume-Rothery規則計算SS相的形成時，需要考慮的因素有原子尺寸（δr）、晶體結構、電負性（δr）、電子濃度（VCE）和化合價，及熱力學條件：混合焓（H^SS）、混合熵（S^SS）和熔化溫度（T_m）。其計算公式如下：

其中，r_i、χ_i、VEC_i和T_m,i分別是原子半徑、電負性、價電子濃度和元素i的熔點；c_i和c_j是原子i和j的原子百分比；r(-) = ∑c_ir_i 和χ(-) = ∑c_iχ_i是平均原子半徑和平均電負性；H_ij是在常規二元溶液中等摩爾濃度下元素i和j的混合焓。

預測HEA中SS或IM相的大多數經驗方法，使用δr和H^SS或Ω。原子尺寸不匹配和H^SS是無定形（AM）合金的眾所周知的經驗標準。這些參數將HEA中的SS和AM相分開，但IM相與這兩個場重疊，如圖6所示。后來嘗試結合H^SS，S^SS和T_m，分離SS和IM相。這項結果略好于δr與H^SS的相關性，但仍然可以看到重疊（圖6b）。能夠分離SS和AM相使因為它們屬于的無序溶液相。

圖6 分離SS、IM、（SS+IM）和非晶（AM）相區的經驗相關性：（a）δr與H^SS的經驗相關性；（b）δr與Ω的經驗相關性圖。

（2）熱力學模型

雖然在不考慮IM相的吉布斯能量時，可以通過合金元素數量和濃度建立方程，獲得吉布斯能量。這種方法的最大優點是簡單。但是通過形成熵和金屬間相形成焓之間，建模能夠區分單相SS合金和包含IM相的合金。另一種思路是獲得多組分的合金相圖。目前最可靠的方法是CALPHAD。通過CALDPHAD計算生成的含有3-6種元素的130000多種不同等摩爾合金的相圖，用來分析相結構。分析表明，隨著合金成分數N的增加，形成SS合金的可能性降低。對于最可靠的計算（f_AB = 1），在T_m和600℃下，對于任何f_AB值的計算都發現了相同的趨勢。在CALPHAD計算中，未統一使用元素，因為某些元素在熱力學數據庫中比其他元素更多。例如，Al和Cr在每個使用的數據庫中；除了一個數據庫外，Fe，Mo，Si，Ti和Zr也都在；除了2個數據庫之外，Ni和Ni都在。元素Dy，Gd，Lu，Rh，Ru，Sc，Tm和Y各自僅出現在1或2個數據庫中。這種偏差在f_AB = 1數據集中被放大，因為熱力學描述通常僅適用于更常用的元素。圖7中的CALPHAD數據集，顯示了使用每種元素的計算合金的百分比。實驗合金中元素用量的偏差更大。由于這些偏差，計算的BCC，FCC和HCP相，對于兩個公開的CALPHAD是不同的。計算的BCC，FCC和HCP相的頻率，作為計算數據集中BCC，FCC和HCP相總百分比，對于f_AB是BCC（65％），FCC（29％）和HCP（6％） = 1并且對于f_AB =全部是BCC（62％），FCC（12％）和HCP（26％）。

圖7 在實驗和兩個CALPHAD中元素的使用頻率圖。

5、高熵合金的性能

5.1 高熵合金的功能性

在Al_xCoCrFeNi（0≤x≤2）和Al_xCrFe_1.5MnNi_0.5Mo_y（x = 0.3，0.5，y = 0，0.1）合金體系中，在1273 K下，對合金退火、水淬和鑄態條件下的導熱系數進行研究。在293-573 K時，合金的熱導率和熱擴散率值隨著溫度的增加而增加，分別在10-27 Wm^-1K^-1和2.8-3.5 mm^-2s^-1的范圍內。這些值低于純金屬，但接近合金鋼和超鎳合金。這現象與純金屬相反，與不銹鋼相似。單相FCC合金（低Al含量）幾乎是單相BCC合金（高Al含量）的導熱率一半。在單相區域內，熱導率隨著Al含量的增加而降低。這些行為是因為晶格畸變和高溫下晶格熱膨脹導致。

Al_xCoCrFeNi合金的電阻率通常為100-200 μΩ-cm（0≤x≤2）。這些合金中的電阻率隨溫度呈線性增加。合金結構隨著Al含量的提高，從FCC轉變為BCC + FCC，再轉到BCC，導致電阻率的呈現非線性變化。實驗數據表明BCC和FCC相的電阻率符合線性關系ρ_BCC= 107 + 1.43（C_A1）；ρ_FCC= 107 + 5.50（C_A1）；其中c_Al是各相中的Al濃度，單位為％；如圖8所示。在相同組成下，FCC相的電阻率高于BCC相的電阻率，兩相場中的電阻率遵循BCC和FCC相的體積分數的線性平均值。

圖8 在400 K時，Al_xCoCrFeNi合金的電阻率隨Al含量的變化圖。

幾乎所有的磁性合金（CCAs）都含有Co，Fe和Ni。CoFeNi是一種具有FCC晶體結構的單相SS合金，具有鐵磁性，飽和磁化強度（M_s）為151 emu/g。純Fe的M_s為218 emu/g，純Ni的M_s為55 emu/g。FCC結構轉化為FCC+BCC/B2，在Al_xCoFeNi中添加Al，或在CoFeNiSi_x中添加到FCC+硅化物。所有合金都是鐵磁性的，當Al從x = 0增加到1時，M_s減小到102 emu/g，或者當Si從x = 0增加到0.75時，M_s減小到80.5 emu/g。磁致伸縮效應非常小，這對于確保材料在外部磁場中不受應力是必要的。在（AlSi）_xCoFeNi（0≤x≤0.8）中加入Al和Si，x = 0.2時的性能得到M_s，矯頑力，電阻率，屈服強度和無斷裂應變，使合金成為有吸引力的軟磁材料。在均質Al_xCoCrFeNi（0≤x≤2）合金中向CoFeNi中添加Al和Cr，在5 K和50 K時具有鐵磁性，但由于合金相的變化，在300 K時具有順磁性。

5.2 高熵合金的擴散性能

緩慢擴散是高熵合金（HEA）“核心效應”之一。Al_xCoCrCuFeNi合金在鑄態時形成納米晶，退火后納米晶體發生緩慢擴散。但是，Al_0.5CoCrCuFeNi合金爐冷后，卻沒有低溫相的形成。目前，AlMoNbSiTaTiVZr是比TaN/TiN（或Ru/TaN）更好的擴散阻擋層。這是兩種擴散假說。在這些研究中，HEA都含有1至5種難熔金屬，每種金屬的T_m> 2100 K，熱暴露時，處于相當低的溫度和短時間（<1分鐘至5小時），極大地限制了質量傳遞。使用普通合金作為基準，在接近熔化溫度（T_m）85％的溫度下，納米尺寸的沉淀物在超合金中能夠存在數十或數百小時。雖然上面引用的間接觀察結果與慢動力學一致，但與傳統合金相比，HEAs合金中的擴散速度更慢。

復雜性使擴散測量變得困難。實驗獲得的MPEAs擴散數據，如圖9所示。在相同溫度下，CoCrFeMn_0.5Ni中的擴散系數高于傳統合金。例如，Ni（DNi）在CoCrFeMn_0.5Ni，Fe-15Cr-20Ni不銹鋼中的擴散系數和純鐵在1173 K分別為14.3×10^-18 m²/s，6.56×10^-18 m²/s和3.12×10^-18 m²/s，在1323 K（最高測量溫度）為5.74×10^-16 m²/s，分別為2.15×10^-16 m²/s和1.2×10^-16 m²/s。到873 K，其中擴散通常被認為是阻止的，這些材料的DNi分別為2.0×10^-22 m²/s，1.7×10^-22 m²/s和0.49×10^-22 m²/s。表明，在相同873-1323 K溫度下，CoCrFeMn_0.5Ni合金中的DNi高于奧氏體鋼和純金屬。

圖9 在FCC不銹鋼合金和CoCrFeMn_0.5Ni合金中，Ni（DNi）的擴散系數：（a）反向溫度函數的擴散系數，（b）反向通過主體合金熔點的擴散系數歸一化圖。

5.3 高熵合金的機械性能

機械性能很大程度上取決于合金的成分和微觀結構。原子的彈性相互作用，影響合金中的錯位行為。合金的相和相體積分數，決定合金的性能。在固定的組成和相含量下，也可以通過改變相的尺寸，形狀和分布，改善性能。缺陷也在機械性能中起主要作用。原子級缺陷主要有空位，位錯和晶界，微觀或宏觀缺陷包括孔隙，化學偏析，裂縫和殘余應力。

3d過渡金屬MPEAs的硬度研究發現，Al_xCoCrCuFeNi合金從單相FCC結構轉變為BCC + FCC，再轉變為單相BCC，其硬度隨Al含量的增加而增加。在鑄態和均質條件下，Al_xCoCrFeNi合金表現出類似的性能。單相FCC合金的維氏硬度在100-200 Hv之間，單相BCC合金的硬度> 600Hv，BCC + FCC合金的硬度值隨著BCC含量的增加。透射電子顯微鏡（TEM）研究表明，A_lxCoCrCuFeNi合金為有BCC和B2相的混合結構。BCC和B2相之間的高密度界面，有助于提高含Al合金的硬度。據報道，硬度隨著BCC + B2相體積分數的增加而增加。

3d過渡金屬MPEAs的壓縮試驗研究發現，幾乎所有的合金都包括CoCrFeNi，且添加少量的Mo，Nd，Si，V，Y，Zn和Zr。壓縮樣品通常通過鑄造或粉末冶金獲得。其微觀結構顯示出樹枝狀，即使在退火后，合金仍具有1-2％的孔隙率。BCC和FCC相的微觀結構占主導地位。在BCC和/或B2相的合金中，壓縮屈服強度較高，在1300-2400 MPa的壓力范圍內，可高達3300 MPa。但是，延展性通常低于10％，這是結構材料的實際最小值。

3d過渡金屬MPEAs的拉伸試驗研究發現，常見的CoCrFeMnNi合金的晶粒尺寸和應變率是影響拉伸性能的主要因素。CoCrFeMnNi合金微觀結構是單相FCC固溶體，富含Cr或富Mn的第二相顆粒，通常含有退火孿晶。隨著溫度的升高，屈服強度（σ_y）和最終（σ_uts）強度都會持續下降，如圖10所示。在77-300 K時，強度下降最快，在300-800 K時，強度下降緩慢。在高溫度下，這種現象效果更明顯。在900 K時，拉伸延展性ε⁷隨著溫度降低增加。

圖10 3d過渡金屬CCA的拉伸數據：（a）屈服強度σ_y，（b）極限強度σ_ut，（c）拉伸延展性ε。（d）ln（σ_y）對1000/T說明延伸率圖。

難混溶合金CCA的研究沒有MPEAs那么成熟，如圖11所示。難混溶CCA合金研究的目的是延長結構金屬的使用溫度。圖11顯示了普通超合金的σ_y，以實現延長結構金屬的使用溫度。Haynes?230?（Co₄Cr₂₇Fe₃Mo₁Ni₆₀W₅）是用于靜電板件的SS合金，INCONEL?718（（Al，Nb，Ti）₅Co₁Cr₂₁Fe₁₉Mo₂Ni₅₂）是沉淀強化合金，廣泛用于燃氣輪機行業的旋轉盤，MAR-M247?（Al₁₂Co₁₀Cr₁₀Hf₁Ni₆₂Ta₁Ti₁W₃）用于渦輪葉片。但是難混溶CCA長處于壓縮態，而超合金處于拉伸狀態，所以難混溶CCA和超合金之間的僅強度直接比較是不合適的。此外，高溫合金滿足高溫應用的廣泛要求，包括拉伸延展性，斷裂韌性，抗氧化性，蠕變強度，疲勞強度和可加工性。這些其他特性尚未在耐火CCA中得到證實，卻是未來的研究方向。

圖11 （a）壓縮實驗中，屈服強度σ_y的溫度依賴性圖，（b）難混溶CCA的合金密度ρ與σ_y的標準化圖。

6、高熵合金的設計和應用

6.1 高熵合金的結構應用

3d過渡金屬CCA與商用不銹鋼及鎳合金之間的存在成分重疊。盡管許多商業合金不滿足HEA定義，但它們仍然含有3種或更多主要元素體現了CCA的性能。這支持了傳統合金是3d過渡金屬MPEAs的結論，為3d過渡金屬CCA的應用提供了新視角。通過了解CCA金屬與商業合金性能的差距，可以找到機會改變這類合金性能。FCC單相固溶體（SS）相場的范圍比奧氏體鎳和不銹鋼更寬。MPEA還可以從商業合金中學習，關于非等摩爾組合物的影響，例如：微量合金添加劑如C，N，Si，Mo，Nb和Ta對微觀結構和性能的影響，以及變形加工的作用。

難熔金屬CCA可以設計為超鎳合金。目前，雖然難熔金屬CCA的應用研究較少，但是以實現輕載靜電部件，例如：熱保護板、渦輪葉片和盤。難熔金屬CCA具有操作應力和溫度的潛能。但是沒有可拉伸性能驗證，且還有許多性能需要測試。

6.2 高熵合金的功能性應用

MPEA合金的功能性研究遠少于結構性能。目前CCA的功能性應用，包括MPEA氮化物和硼化物或者貴金屬CCA。MPEA氮化物和硼化物的應用方向是耐磨涂層和擴展阻擋層。目前，關于耐磨涂層和擴展阻擋層的性能研究還不完善。MPEA合金的合成元素具有獨特熱、電和磁學性能，這為開發其功能性應用提供了基礎。貴金屬CCA的催化性能，例如：催化轉換器、水分解、燃料電池陽極催化、牙科合金和記憶存儲設備等。

7、結論與展望

高熵合金的種類繁多，其顯微結構和性能具有很高的研究價值。高熵效應是調控其顯微組織和結構的主要因素。目前這一領域的關注點已經從3d過渡金屬MPEAs，發展到了7個合金系列。每個合金系列包括6-7元素，已經產生了超過408種新合金。在這408種合金中含有648種不同的微觀結構。研究發現，合金元素數量和加工條件對其顯微結構有顯著的影響。不同結構的高熵合金，呈現出不同的結構性能和功能特點。雖然高熵合金的性能研究，仍處于起步階段，但是其獨特的結構和廣泛合金種類，為其結構化應用和功能化應用提供了基礎。

文獻鏈接：A critical review of high entropy alloys and related concepts（Acta Materialia, 2018, DOI: 10.1016/j.actamat.2016.08.081）。

本文由材料人金屬編輯部張金洋編譯整理。

投稿以及內容合作可加編輯微信：cailiaokefu。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。