但是在铸造过程中,高熵合金的性能会因为热胀和冷凝引发的内应力偏大,成分偏析,产生空洞和缩孔等缺陷而降低。这同时也使得所制备高熵合金的应用
但是在铸造过程中,高熵合金的性能会因为热胀和冷凝引发的内应力偏大,成分偏析,产生空洞和缩孔等缺陷而降低。这同时也使得所制备高熵合金的应用遭到了限制,只有不断改进和提升熔炼和冷却技术才有可能在今后制备出和生产出高质量的高熵合金。
(2)粉末冶金法 粉末冶金法制备高熵合金是通过压制金属或者非金属粉末,成形后再进行烧结。其原理是因为粉末颗粒之间的机械结合被合金晶粒之间的冶金结合代替了,所以最后形成的产品会是一个具备了各种不同金属特性的强度很高的固体。
(3)机械合金化 2007年印度学者Svaralakshmi[13]第一次应用机械合金化的方法成功制备出了AlFeTiCrZnCu高熵合金。机械合金化是将金属粉末在常温下,将其放入研磨机中反复研磨,使其碰撞,产生冷焊,断裂,最终使其成分均匀化的先进加工方法。通过机械合金法能够得到具有均匀分布结构和成分的纳米晶和非晶合金粉末。由于制备工艺容易获得纳米晶体和无定形结构,广泛应用于非晶合金粉末,纳米晶体粉末,金属间化合物粉末和纳米复合粉末等特殊材料。虽然机械合金化具有室温加工和容易获得稳定的微观结构等优点,但是其能制备的高熵合金种类比较少,只能用于制备一些特殊的粉末材料,所以其使用范围比较窄小。
(4)热喷涂法 热喷涂法是一种用于制备高熵合金涂层的一种方法。其工艺过程为:首先压制所需的合金元素原始材料直至其破碎,然后将其进行磨制,直到颗粒直径尺寸小于规定的数据,最后用电浆电弧熔射机进行热喷涂[14]。
激光熔覆法基本用于制备高熵合金涂层,电化学沉积法主要应用于制备高熵合金薄膜。因为这两种方法应用范围较局限且比较复杂所以在本文中不予以介绍。
然而有一个现实我们需要面对,那就是到目前为止,我们还无法制备一块成分完全均匀的高熵合金。有一种理论提出这主要由于高熵合金中晶体并非完全的面心立方或体心立方结构,而是一种具有一定缺陷,晶格畸变较为严重的点阵。高熵合金的点阵的畸变使每一个地方的晶格常数不同,同时就是每个地方的伯氏矢量不同,使得位错滑移的阻力变化,同时,极多的晶格畸变钉扎了位错等晶体缺陷,赋予了高熵合金很高的强度硬度等综合力学性能。这也造成了晶体滑移困难,成分扩散缓慢,难以形成成分均匀的合金块。
为了能够大批量的制备高质量的高熵合金,且使其铸造尺寸能够更大,制备工艺必须进行改良,或者探究其他新型的制备工艺,只有这样高熵合金的研究才能进入更深层次的方面,也能够帮助扩展高熵合金的应用范畴。
1.6 多主元高熵合金的研究现状
1.7 多主元高熵合金的前景展望
有关高熵合金的研究时间并不算长,由于现在制备高熵合金的技术不成熟,所以现在我们所能得到的高熵合金不仅尺寸很小而且制备成本也非常高。而且高熵合金中元素种类多,组分复杂,无法保证制备所得的高熵合金成分均匀,这也使得其合金相图很难被绘制出来,这也就使得很难大批量的生产性能特点相同的高熵合金。这些缺陷使得高熵合金现在难以撼动传统合金的地位。但是多主元高熵合金作为合金化理论的一个突破方向,在全世界相关学者的共同努力和研究下肯定会在未来的材料领域内占据一席之地。
多个主元素能够组成上万个多主元高熵合金系统,可以运用在新型材料的开发,同时也能够用来开辟新的功能和现象,这就让多主元高熵合金具备了宽广的应用前景和极大的应用潜力。多主元高熵合金具备非常多优异的性能,可应用到不同的工业领域如:能够用来作为硬度高、耐磨性耐腐蚀性好、耐高温的各种刀具、模具、工具等,比如油压气压杆、辊压筒的硬面、高尔夫球头打击面和钢管等;磁屏蔽、磁光盘、磁头、马达的磁心、高频变压器、磁盘、高频软磁薄膜之中会与用到具备高频耦合软磁性能的多主元高熵合金;船舰和化工厂的耐腐蚀性好强度高的材料会与用到具有耐腐蚀性能的多主元高熵合金;用于焊接的材料、高温炉的耐热材料、超高楼的耐火骨架、热交换器、涡轮叶片以及微机电材料等会运用具备耐高温性能的多主元高熵合金。