中熵合金薄膜的制备、结构与力学性能文献综述

 2021-10-25 09:10

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1.引言传统合金的设计思路是向一种金属元素中加入另一种金属或非金属元素，通过熔融凝固的方式形成具有金属特性的合金。

少量地添加元素会对合金的结构和性能产生很大的影响，向合金中添加特定的元素，使合金的性能满足我们的使用需求。

然而，传统合金的制备伴随着不可预知的金属间化合物和未知复杂相的生成，例如：Al-Ti 合金在低温下生成 TiAl3，当温度升高时会生成TiAl、TiAl2、Ti3Al 等一系列金属间化合物。

因此人们迫切的希望得到一种晶体结构简单，性能优越的新型合金材料。

高熵合金由此应运而生。

1995 年，台湾学者叶均蔚提出了多主元合金的设计思路，突破了以一种元素为主的合金的传统设计理念，此种合金称为多元高熵合金。

2.多组元合金2.1定义熵 S 作为表征物质状态的热力学参量之一，是体系混乱度的量度。

系统的熵值受温度、体积、元素种类以及凝聚状态等多种因素的影响，在多组元系统中，随着不同元素的加入、相互混合，系统的熵变随之增大，这种由于不同组元之间相互混合而引起系统熵值的增加，称之为混合熵。

根据玻尔兹曼的假设，系统的混合熵随组元数的增加而增加，可以以组元数为2、5为分界点，把合金分为低熵合金，中熵合金和高熵合金根据吉布斯函数分析得到吉布斯自由能随组元数的增加而降低，吉布斯自由能的降低使系统更加稳定，因此多组元高熵合金相比于二元或三元合金体系拥有更大的熵变、更小的吉布斯自由能，系统也更加稳定。

吉布斯自由能的降低是系统产生结构转变、形成新相的驱动力，在多组元系统中，当组元间混合熵大于形成金属间化合物所需的混和熵时，金属间化合物的形成就会受到抑制，使高熵合金的晶体结构由简单的 BCC、FCC 固溶体甚至纳米相或非晶结构构成。

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