兼容高强度和延展性的
高熵合金 最新研发进展
通常,
高熵合金指的是把五种或更多种组成元素以等量混合来提高混合熵的固溶体(彼此熔融且整体上具有均匀的固相)材料。高熵合金与传统合金(纯金属,普通合金(LEA和MEA),金属间化合物,非晶合金等)有很大不同,属于新类别的金属材料被瞩目,研发进展日益迅速。从铸造合金来看,[1]铸造时形成固溶体,可以获得不脆的铸件,[2]铸造时获得高强度,[3]通常的熔炼和铸造设备可用,即它具有突出的优点。
目前开发的高熵合金中最有代表性的是CoCrMnFeNi(钴铬锰铁镍)合金(又称Canter合金)。该合金通过凝固形成fcc(面心立方晶格结构)固溶体。多组分fcc固溶体在低温领域伴随纳米双晶变形而具有非常优异的机械性能。在实际应用中,通过添加碳和硅以降低熔化温度,实现了大气压下溶解可能的合金。
2017年,大阪大学研究小组在世界上首次开发出高熵生物合金。等原子组成TiNbTaZrMo(钛-铌-钽-锆-钼)的生物高熵合金表现出与钛相当的生物相容性,但其机械强度高得多且有高度变形能力。此外,仅铸造就能赋予优异的生物相容性和机械性能,它适用于精密铸造,3D打印等。作为新的生物医学合金,性能优越,可以预期未来的发展值得瞩目。