高熵非晶合金概述

高熵非晶合金由5种或5种以上元素以等原子比或近等原子比制备而成。相对于传统非晶合金,高熵非晶合金是一种具有较高的混合熵以及优异的力学、物理和化学性能的新型非晶合金。

高熵非晶合金的性能

1.高熵非晶合金具有更优异的力学性能、抗腐蚀性以及刺激造骨细胞繁殖和分化的能力,在生物医用材料方面极具应用潜力。

2.高熵非晶合金因其致密的原子结构、优异的耐腐蚀性能在高温涂层方面也具有广阔的潜在应用前景。

3. 相较于传统稀土基非晶合金，高熵非晶合金在磁制冷方面显现出更优异的性能，具有良好的科学研究前景和工程应用潜力。

高熵非晶合金的制备方法

目前高熵非晶合金的形态主要分为块状、粉末状及薄带高熵非晶,其制备手段大致可以分为以下几种:液相法、气相法以及固相法。

1.液相法

液相急冷技术是制备高熵非晶材料的主要方法,利用真空电弧熔炼制备合金母锭,熔液旋淬法制备非晶薄带,铜模铸造制备块体非晶成为获得高熵非晶的常规手段。但真空熔炼不适用于熔点较低及易挥发的元素。

此外,水/气雾化、助溶剂处理与熔体快淬技术也是获得高熵非晶合金的重要方法。

2.气相法

高熵非晶材料与高熵合金的气相制备方法相同,主要采用物理气相沉积制备薄膜材料。

通过磁控溅射法制备高熵材料薄膜,具有成分易于调控、膜基结合力强、沉积面积大等优点。

但其靶体材料不易制备、操作复杂、涂层太薄等缺点制约了气相法的应用和发展。

3.固相法

固相法制备高熵非晶合金主要通过机械合金化实现。它是指通过球磨技术,使合金粉末颗粒在研磨压应力作用下不断发生冷焊、断裂,粉末颗粒在球磨过程中发生原子扩散或固态反应,达到合金化的目的。

优点：极大地减少了扩散速率对反应动力的限制,从而提高了反应的速率。

机械合金化可以跳过液相成分混合,使得合金成分设计更加灵活,该技术在高熵合金、非晶态合金、纳米晶材料、非平衡材料方面已有广泛应用。

缺点：固相制备法噪声大、效能低,所选用的元素范围受限,粉末形态较差。

其他制备方法还有激光熔覆、等离子熔覆、氩弧熔覆等，但对高熵非晶而言, 其局限性在于成型差、基体稀释率不易控制、熔覆层中的元素比例难以保证等方面。