高熵合金中的鸡尾酒效应给了高熵合金设计时很大的便利。在一种已经具有不错性能的高熵合金基础上添加一到两种我们所需要的性能时,可以在该合金的
高熵合金中的鸡尾酒效应给了高熵合金设计时很大的便利。在一种已经具有不错性能的高熵合金基础上添加一到两种我们所需要的性能时,可以在该合金的组成元素中添加一项具有所需性能的合金元素,并对其进行性能探究,研究所得合金能否满足性能要求。研究者张岩[17]在开发高温难熔合金时在NbHfTiVZr系高熵合金的基础上添加一种能与许多金属元素结合形成稳定的化合物,并使其表现出超高的熔点,较高的温度强度和良好的氧化稳定性的合金元素Si。NbHfTiVZr[18]系高熵合金在室温下具有很高的室温延展性,但在高温下会产生软化,为了使其在高温下依旧具有很高的强度,在组成元素中加入Si元素是一种可行的解决办法。在制备这种高熵合金并对其进行性能测试后发现,所获得的高熵合金具有室温高强度,高延展性同时在高温下不易软化。与同类型材料相比,加入Si元素后的NbHfTiVZr系高熵合金具有优异的综合力学性能与很强的高温强度,在高温下具有很强的抗氧化能力。
研究CoCrCuFeNiTix合金的多组分的微观结构和性能[20]时,根据格里尔的“混乱原则”[19]:涉及的元素越多,合金可以选择可行的晶体结构的机会越低,玻璃形成的机会越大。进一步的解释是,最令人困惑的元素是大小上差异最大的元素,因为这些元素的混合物导致液态的密集填充,所得到的稳定性有利于结晶时的玻璃形成。尺寸上的微小差异就是为什么当x小于0.5时,我们的合金系列中的“混淆原理”不适用于何种原因。另一方面,固溶的形成仍然遵循最低能量的原理。根据自由能公式:G = H-TS,由于混合熵较大,含多元主成分的固溶体在高温下趋于更稳定[14]。为了检查混合熵的公式,当合金系统包含等原子多元素时,可以获得最大的点。随着Ti添加量的增加,由于原子尺寸如Ti和Ni的元素排列正确,原子半径差异接近17%,因此在局部区域会产生致密的填料。因此,“混淆原则”在这种情况下可能适用,玻璃形成确实发生了。基于Ti-M(M指Co,Cu,Fe和Ni)的几乎所有二元相图都是共晶型,它们的共晶温度非常接近CoCrCuFeNiTi0.8和CoCrCuFeNiTi合金的温度,因为由非平衡凝固导致的高冷却速度。而具有接近共晶的组分的局部分段可能有利于高冷却速率下的玻璃化转变。一般来说,许多滑移带将有益于可塑性。 对于CoCrCuFeNi和CoCrCuFeNiTi0.5,由于间接区域的限制,分解不能通过整个样品传播。 在这种情况下,由于应力集中,多个滑移带可能被激活,因此延性提高。
对于已发现的高熵合金,研究其不同配比情况下,其强度硬度等性能变化的规律是大多数高熵合金研究者的工作。对于当前热门的材料,研究其性能虽然并不是做出十分大的贡献,但这些研究与数据将是材料学进步的基石。为了拓展AlCoCrCuFeNi[21]系高熵合金的应用,需要对这种当前研究最广泛的高熵合金进行合金元素的进一步探究,为此通过改变Al元素的含量研究其Al含量与性能变化的规律。研究发[],随着Al元素含量的提升,该系高熵合金的硬度显著提升,同时合金的脆性增大,通过对合金微观组织的观察与探究[22],发现Al含量增加时,有少量的纳米尺寸的AlNi相的析出,导致其脆性变大,同时在AlCoCrCuFeNi系高熵合金中,Cu元素的偏聚现象明显,会降低材料的硬度与强度,Cu在枝晶间区域与晶界之间的偏聚也会损害其高温强度,当然,Cu元素也会提升材料的韧性,但不得不承认,Cu元素在该类合金中的作用已经渐渐被Mo或Mn取代。研究中通过对AlCoCrFeNi系高熵合金的研究,与上一类合金相比去除了Cu元素,发现合金强度随Al元素含量提升而上升,通过检测与分析发现这需要归功于合金中部分BCC固溶体的分解与NiAl纳米颗粒的析出导致的析出强化[23]。