高熵合金

科技工作者之家 2020-11-17

高熵合金(High-entropy alloys)简称HEA,是由五种或五种以上等量或大约等量金属形成的合金。由于高熵合金可能具有许多理想的性质,因此在材料科学及工程上相当受到重视。以往的合金中主要的金属成分可能只有一至两种。例如会以铁为基础,再加入一些微量的元素来提升其特性,因此所得的就是以铁为主的合金。过往的概念中,若合金中加的金属种类越多,会使其材质脆化,但高熵合金和以往的合金不同,有多种金属却不会脆化,是一种新的材料。

简介高熵合金(High-entropy alloys)简称HEA,是由五种或五种以上等量或大约等量金属形成的合金。由于高熵合金可能具有许多理想的性质,因此在材料科学及工程上相当受到重视。以往的合金中主要的金属成分可能只有一至两种。例如会以铁为基础,再加入一些微量的元素来提升其特性,因此所得的就是以铁为主的合金。过往的概念中,若合金中加的金属种类越多,会使其材质脆化,但高熵合金和以往的合金不同,有多种金属却不会脆化,是一种新的材料。

研究发现有些高熵合金的比强度比传统合金好很多,而且抗断裂能力、抗拉强度、抗腐蚀及抗氧化特性都比传统的合金要好。高熵合金在2004年以前就已问世,但在2010年代才有许多相关的研究。1

合金合金,就是两种或两种以上化学物质(至少有一组分为金属)混合而成具有金属特性的物质,一般由各组分熔合成均匀的液体,再经冷凝而得。

合金至少会以下三种中的一种:元素形成的单一相固态溶液,许多金属相形成的混合物,金属形成的金属互化物。固态溶液的合金其微结构有单一相,部分为溶液的合金则是有二相或二相以上,其分布可能是匀相,也可能不是匀相,依材料冷却过程的温度变化而定。金属互化物一般会有一种合金或纯金属包在另一种纯金属内。

由于合金一些特性比纯金属元素要好,因此会用在特定的应用中。合金的例子包括钢、焊料、黄铜、白镴、磷青铜及汞齐等。

合金的成分一般是以质量比例来计算。合金依其原子组成的方式,可以区分为替代合金或间质合金,又可以进一步区分为匀相(只有一相)、非匀相(不止一相)及金属互化物(两相之间没有明显的边界)。1

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学

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