責編 夏 雨
2004年葉均蔚教授提出高熵合金的概念後，越來越多的科研學者投入到高熵合金的組織和性能研究中。傳統材料一般是以1種或2種元素為主，向其中添加少量的其他元素，以改變其性質獲得所需要的性能；而高熵合金打破了組分上的限制，一般指的是包含5種以上的主要元素，元素的原子比在5%到35%之間並且傾向於形成簡單固溶體結構的一類合金。研究發現高熵合金獨特的結構特點，使其具有優良的特性，在機械零件、高速切削刀具和薄膜等方面具有很大的應用前景，值得進一步研究和探索。
北京科技大學新金屬材料國家重點實驗室張勇等在本次研究中，以AlCoCrFeNi合金為基，同樣選擇了Ti元素作為添加元素以改善合金性能，相較於AlCoCrFeNiTi0.5合金，降低了Ti的含量，以增加塑性，製備出AlCoCrFeNiTi0.2合金，研究熱處理和熔煉方式的改變對AlCoCrFeNiTi0.2合金的微觀結構和力學性能的影響。相關研究成果在《稀有金屬材料與工程》2021年第50卷第1期中發表。
研究人員採用電弧熔煉方法設計製備了AlCoCrFeNiTi0.2合金，採用磁懸浮熔煉製備了大塊AlCoCrFeNiTi0.2合金。合金在550℃以下沒有發生明顯相變，仍以bcc和B2兩相為主。在800℃熱處理後，出行fcc和σ相。σ相是硬而脆的，其四方結構主要由Cr和Fe組成，當溫度達到975℃以上時，該結構會消失。在1050℃熱處理後，σ相消失，使得bcc+B2相再次成為主導，仍然存在少量的fcc相，同時bcc+B2相的峰強也逐漸減小（圖1）。熱處理後合金的硬度值升高較為明顯，但同時壓縮性能下降。壓縮性能方面，熱處理後合金脆性增加很多，使得強度也急劇下降。Ti0.2-550、Ti0.2-800和Ti0.2-1050合金的壓縮塑性均不到10%，抗壓強度也大幅度下降，尤其是Ti0.2-800合金的塑性低至5%左右，經歷彈性變形階段後直接斷裂，抗壓強度為 1738.7MPa，幾乎沒有屈服過程。硬度方面，Ti0.2-550、Ti0.2-800和Ti0.2-1050的硬度值均高於Ti0.2合金，Ti0.2-800合金硬度最高，為7193MPa。合金在800℃熱處理後，內部發生了相結構的改變，形成了硬脆的σ相，導致硬度和脆性同時增加，因此使得Ti0.2-800塑性最差而硬度最高（圖2）。當加入少量金屬時，會使得晶格畸變變大，導致固溶效果增強，隨著含量的升高，也會形成一些金屬間化合物或第二相，對合金產生負面影響。相較於AlCoCrFeNiTi0.5合金而言，本研究製備的鑄態AlCoCrFeNiTi0.2 合金強度有所下降，但是壓縮塑性有了很大的提升，屈服強度超過1500MPa且壓縮塑性超過30%，具有良好的綜合壓縮性能（圖3）。隨著溫度的升高，合金的強度逐漸下降，壓縮塑性逐漸上升。當溫度升高到600℃時，仍能保持較高的屈服強度，並且壓縮塑性較室溫有很大的提高，達到35%。當溫度升高到800℃及以上時，合金壓縮塑性超過50%，但強度下降較多，合金展現出軟化趨勢，屈服強度從800℃的658.63MPa急劇下降至1200℃的146.81MPa（圖4）。聯繫電話：19106233377