A Treasure Trove of Alloy Materials: High-Entropy Alloy
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摘要: 探索新型材料是人类文明进步过程中的永恒追求，特别是应对极端环境或极端条件的应用。21世纪最热门的合金材料非高熵合金莫属。传统合金材料一般只有1~2种主元素，通过添加少量的其他组分来优化材料性能，而高熵合金则含有多种元素（一般3种及以上），能在合金材料界占有一席之地不仅仅是它独特的设计理念，更是它的优异力学性能和功能特性。下面就来简要介绍一下高熵合金为何与众不同又独具魅力！
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图 2 合金根据熵值分类
$ \Delta {G_{{\text{mix}}}} $——混合吉布斯自由能；$ \Delta {H_{{\text{mix}}}} $——混合焓；T——热力学温度；$ \Delta {S_{{\text{mix}}}} $——混合熵；$ \Delta {S_{{\text{conf}}}} $——摩尔熵变
图 6 Al19Fe20Co20Ni41高熵合金的结构图：(a) 扫描电镜背散射电子图，黑色虚线为晶界，黑色虚线箭头为定向凝固方向；(b) 放大的电子背散射衍射逆极点图，其微观结构由柱状颗粒组成，黑色实线为晶界，黑色虚线为集束晶界，黑色虚线箭头为定向凝固方向；(c) 鱼骨状结构原理图[9]
BEC——分枝共晶群；AEC——排列共晶群；L12——软有序面心立方；B2——硬有序体心立方
图 8 AlCoCrFeNi2.1 EHEAs（共晶高熵合金）的宏观结构：(a) 铸态样品的背散射电子图像；(b) 沿轴向拉伸后合金的纤维状微观结构（空心箭头表示拉伸方向，与纤维生长方向和拉伸加载方向平行）[10]
图 9 高熵合金的力学性能图：(a) BFH合金的应力应变曲线；(b) AlCoCrFeNi2.1，BFH HEA钢丝与先前报道的EHEAs和HEA纤维的拉伸强度和均匀应变比较[10]
表 1 典型高熵合金参数
编号 合金成分 相结构 GS101 Al0.3CoCrFeNi FCC GS102 Fe28.5Co47.5Ni19Al1.6Si3.4 FCC GS201 AlCoCrFeNiTi0.2 BCC+B2 GS202 W0.2Ta0.2FeCrV BCC GS203 Zr45Ti31.5Nb13.5Al10 BCC GS301 AlCo0.4CrFeNi2.7 FCC+B2 GS302 Fe50Mn30Co10Cr10 FCC+HCP 注：GS为高熵拼音首字母。第一个数字表示合金的相结构，例如：1为FCC，2为BCC，3为双相或多相，后两位数字反应合金的发展次序。例如GS101为FCC相结构第一次在合金发展。 
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