性質
目前,根據研究高熵合金性質和特點總結所謂的高熵合金4大效應
1.熱力學上的高熵效應
如圖1所示,當合金由兩種元素等原子比混合時其合金熔體的混合熵為0.69R,而由五種元素組成的等原子比合金熔體的混合熵已經可以達到1.61R,而一般金屬合金的熔化熵為1R左右。可以看出,高熵合金的混合熵要明顯高於傳統金屬合金。同時從圖中也可以看出,當等原子比合金熔體的混合熵隨合金組元數的增加而增加,但是當組元數超過13以後,其合金熔體 的混合熵增長的幅度將趨於平緩。
圖1.等原子比合金按正則溶體得到的混合熵和組元數N的關係(Zhang et a1.,2007), 縱坐標的單位R為摩爾氣體常量,R=8.31J/(K·mol)
高熵合金存在著嚴重的晶格畸變,嚴重的晶格畸變必然會影響到材料的力學,熱學,電學等一系列性能。如高熱阻,高電阻效應。
相變取決於原子擴散,它需要組元之間的協同擴散才能達到不同相的平衡分離。這種必要的協同擴散,以及阻礙原子運動的晶格畸變,都會限制高熵合金中的有效擴散速率。在高熵合金的鑄造過程中,冷卻時的相分離在高溫區間通常被抑制從而延遲到低溫區間。
4.性能上的“雞尾酒”效應
高熵合金的‘’雞尾酒”效應是指其多種元素的本生特性和他們之間相互作用使高熵合金呈現一種複雜效應。這種“雞尾酒”效應是一位印度科學家首先提出的。舉例來說,如果使用較多輕元素,合金的總體密度將會減小;如果使用較多的抗氧化元素,如鋁或矽,合金的高溫抗氧化能力就會提高。