高温适用性：高熵合金的综述

工程科学与技术，国际期刊35（2022）101211高温适用性：高熵合金Sheetal Kumar Dewangana，b，Ananddev Mangisha，Sunny Kumara，Ashutosh Sharmab，Byungmin Ahnb，c，Vinod Kumara，d，e，f，a印度理工学院冶金工程和材料科学系，邮编453552，印度b材料科学与工程系，Ajou大学，水原，16499，韩国c韩国，水原，16499，Ajou大学，能源系统研究系d未来国防和空间技术中心（CFDST），印度理工学院，邮编453552，印度印度科学知识体系中心，印度理工学院，邮编453552f先进电子中心，印度理工学院，邮编453552，印度阿提奇莱因福奥文章历史记录：收到2022年2022年5月26日修订2022年6月28日接受2022年7月27日在线提供保留字：高熵合金高温性能力学性能氧化性能耐火高熵合金A B S T R A C T由于使用纯金属的局限性，几种元素被组合以制造合金，以便根据应用的需要提供和改进某些特征。一千多年来，合金制造的概念已经多样化。另外，在合金设计中，人们发现了一种新的概念，即高熵合金（HEA）。采用多种主要元素，高浓度地开发新材料。多维合成空间有几个研究人员正在揭露的未揭示的性质。然而，大量的财产已经被发现。尽管如此，基于金属间化合物的合金已经发展为高温材料，其主要目标是由于它们的低熔化温度而取代镍基超合金。对于在敏感环境中的应用，仍然存在很多兴趣，因此这些合金正在持续开发中。机械强度、微观结构稳定性和耐腐蚀/氧化性都是高温应用中所用合金的要求高熵合金可能是航空涡轮发动机热段部件和高温环境的主要材料。尽管如此，到目前为止，一定还有许多其他隐藏的属性，它很可能很快就会被发现，看到大量的研究正在进行中。在此敦促下，本文综述了HEAs在高温应用中实现的最新里程碑。熟悉的评估还包括HEAs的不同加工路线，高温下的性能以及可用于高温应用的先进HEAs。简而言之，这一人工制品强调了HEAs的潜在应用，这些HEAs可能在未来成为先进的高温材料。因此，审查概述了HEAs和涵盖各种有利的信息工作的材料暴露于高温应用。©2022 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。内容1.介绍22.高熵合金32.1.高熵效应32.2.污泥扩散效应42.3.晶格畸变效应42.4.鸡尾酒效应5*通讯作者。电子邮件地址：byungmin@ajou.ac.kr（B. Ahn），vkt@iiti.ac.in，vkt@iiti.ac.in（V.Kumar）。由Karabuk大学负责进行同行审查。https://doi.org/10.1016/j.jestch.2022.1012112215-0986/©2022 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestchSheetal Kumar Dewangan，A.Mangish，S.Kumar等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）10121123.高熵合金的加工路线53.1.熔化和固化路线53.2.粉末冶金路线53.3.沉积路线54.高温应用的高熵合金4.1.HEAs抗氧化性64.2.HEAs的抗热腐蚀性能。.........................................................................................................................................................................................................................64.3.材料的微观结构稳定性4.4.高温机械性能5.用于高温应用的先进高熵合金85.1.难熔高熵合金（RHEAs）85.2.铕高熵合金（EHEAs）105.3.高熵高温合金（HESAs）116.结束语. 127.未来的方向13竞争利益声明附录A.补充资料13参考文献131. 介绍在全球范围内，对权力的需求是生活的首要需要。动力的产生主要取决于用于产生动力的机器和设备，即，燃气涡轮机和喷气发动机。发电行业主要在高工作温度下运行，温度升高有助于提高行业现代化的设备是复杂的，高强度的材料被用来制造它们。高强度包括在室温和高温下的出色的比强度、蠕变和耐热性。几项研究提供了一种科学的方法设计设备和部件，以改善关键工作环境中的生命周期。同样，该材料在开发满足行业需求的优秀设计方面也起着至关重要的作用[2]。从那时起，这种材料需求带来了材料科学的革命，它起源于过去几十年的几项发现。从那时起，使用合金代替纯金属的概念就出现了。通常，它具有一种或两种基本元素，并且添加更多的元素（合金元素）以实现所需的性能。从纯金属到合金和超级合金的旅程在开发新的金属材料方面起着至关重要的作用，这一过程自古以来就一直在进行。从石器时代到青铜器时代再到铁器时代，文明的发展也是同步的。年龄，等等[3]。示意图表示金属材料的几个发展时期，如图1所示。镍基高温合金主要以其高温强度而闻名，并广泛用于涡轮机部件[1]。更常见的是，镍基超合金具有单晶结构。有序CC基质相的硬化提供了优异的强度。的在几种热和机械负荷下，在两相C/C镍基高温合金已被彻底研究，并且在几篇综述中对高温蠕变和疲劳行为有了很好的理解[4-6]。镍基高温合金具有广泛应用于发动机部件的所有潜在特性。然而，由于其初始熔点约为1300 °C，该合金已被限制在1160 °C至1277 °C[6]。此外，较低密度[7-9]元素如铝（Al）、镁（Mg）、铍（Be）和钛（Ti）可用于高温应用，但为了合成含有较低密度元素的HEAs的主要困难是它们与环境的较高反应性、较低的熔点和成本效益。然而，Ti由于其优异的结构特性而广泛用于高温应用。对于高温，一个经常使用的定义在交配-Fig. 1. 关于化学复杂性增加的材料的开发[14]。Sheetal Kumar Dewangan，A.Mangish，S.Kumar等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012113图二、高熵合金的路线图，性能的增强作为不同的时间轴[15]。科学和技术的关键是，它是一个温度等于或大于约三分之二的熔点的固体。此外，航空航天工业对提高燃油经济性和环境友好性的不懈需求要求材料具有出色的高温强度Cantor和Yeh等人在2004年开发了一种基于最大化配置熵和形成稳定的单相替代固溶体的新型合金[10]。该合金由五种或五种以上的元素组成，浓度在5 - 35原子%之间;因此，它也被称为多组分合金，多主合金或复合浓度合金[11]。固溶体的形成并不完全取决于组态熵。同时，在几项研究中已经看到单相固溶体的形成已经在合金元素的特定成分范围值得注意的是，焓和非构型熵在确定相稳定性中起着至关重要的作用然而，已经观察到构型熵是形成单相的主要驱动力（如热分析所证实的）[12，13]。随机固溶体的形成可能受到各种可变参数的影响，如熔化温度、加工温度、原子间相关性和合金系统中涉及的单个元素的性质[14]。因此图 1描述了不同合金的化学复杂性，在垂直轴上使用理想混合熵（D-S混合）的简单公式，其中kB是玻尔兹曼常数，n是电子数。元素，同时用于组成各个元素。值得注意的是，高熵合金（HEA）宣称性能的增强也是一种功能在几种高熵合金中发现的化学复杂性。在HEA中观察到高强度和延展性以及抗断裂性的平衡组合[14]。最近，Chang等人介绍了HEA的发展情况，并解释了近几年来HEA性能增强与相工程的关系。图2给出了示意图。在HEAs上已经发表了几篇综述文章，研究的课程主要是在室温下的性能。因此，高熵合金在高温下的性能的集中审查将有利于HEA的应用工作的研究社区。本评估还传达了基于相形成、微观结构评价、热稳定性和高温下不同性能的peratures。该审查还提供了一个快速查看HEAs的一个特定的应用程序的基础上，他们的属性。了解高熵合金的制备方法和不同的仪器也为高熵合金的研究提供了新的指导。最终，该综述将方便金属材料研究社区开发和理解HEA材料在高温下的性能。2. 高熵合金HEAs的独特性是金属材料的另一个特性。该合金具有多种性能，主要是由于显著的芯效应使其性能优异。值得注意的是，核心效应也对相的强度和延展性负责对四核心效应的简要理解已在本款规定而2.1. 高熵效应熵主要是指与吉布斯自由能有关的构型熵。根据高熵的概念，熵将是高的，因此自由能变低，导致相的稳定性。合金元素之间的互固溶度和HEAs中存在的相数的增加可以明显地减少。它可以用吉布斯自由能方程来表示，即G = H-TS;这里，G是吉布斯自由能，H、S和T分别属于系统的焓、熵和温度。如果温度足够高，熵项将占主导地位，并且高熵将导致相的稳定性。与固态相比，金属的熵在熔融状态下会更高，并且可以说，根据理查德定律，两种状态之间的差异大致等于气体常数R以CuNiAlCoCrFeSi高电子能区为例，说明了合金成分对相形成的影响。合金从二元到七元均以BCC和FCC为主相。然而，它包括少量的金属间化合物，这在XRD分析中没有显示出来（图3）。一个简单相的形成也否定了形成多个相的传统前景。因此，作者还明确了在高温下形成简单固溶体作为高熵效应是无效的[17]。此外，构型熵的增加还可以稳定单相固溶体，这也是少见的。Sheetal Kumar Dewangan，A.Mangish，S.Kumar等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012114图3.第三章。从二元到七元合金元素顺序添加的XRD图谱[17]（验收后将获得许可）。该效果不足以形成第二相。该研究还表明，通过包含更多元素形成单相固体溶液是不够的[12]。2.2. 污泥扩散效应在高熵合金中，已经看到HEAs中的扩散与常规合金相比是缓慢的。在考虑高温强度或高温组织稳定性时，扩散成为一个关键参数。扩散缓慢表明相变或动力学较慢，这是高熵合金的核心效应。在HEAs的情况下，由于相邻原子的不同排列，缓慢扩散与另一种合金系统非常不同。原子由于局部原子排列的不同，原子对于每个位点具有不同的键和局部能量。因此，当一个原子跳到较低能量的位置时，它会被捕获，并且跳出的机会较少。另一方面，如果跳跃位点是较高能量位点，则存在跳跃回到其原始位点的高概率。在另一方面，每个构成元素具有其扩散速率。有些元素是高活性的，有些元素的活性很低，这取决于它们的性质。因此，该元素的活性较低，并且通过成功跳跃来实现空位的可能性较低。与常规合金不同，HEAs中的情况完全不同;因此，扩散动力学缓慢。此外，研究人员应用高熵膜来抵抗扩散，因为它们具有出色的热阻和扩散阻力[19]。污泥扩散动力学是一个重要的贡献者，高熵合金的优异性能。然而，高熵合金中的扩散动力学从未被直接探讨过。初步研究表明，扩散可能是缓慢的，在一个反同系温度，但不是在绝对温度。其他实验研究也表明，段塞状扩散动力学可能不是真的，在一些HEAs。很少有相互扩散研究支持缓慢扩散效应，而另一些研究则认为缓慢扩散效应不能推广到所有HEAs。研究表明，高熵合金中的扩散系数低于组分金属中的扩散系数，而激活能高于组分金属中的激活能。此外，归一化活化能的变化趋势与基体中组成元素的数目正相关提出了一个准化学模型来分析晶格势能在不同基质中的涨落，并解释了所观察到的活化能的变化趋势。晶格势能的更大波动产生更显著的原子陷阱和块，导致更高的活化能，从而解释了高熵合金中的缓慢扩散[20]。与具有较低构型熵的合金相比，在具有较高构型熵的合金中未观察到浆料扩散动力学。相应地，具有较高组态熵的合金中的势能波动可能并不总是导致非常缓慢的扩散动力学[21]。2.3. 晶格畸变效应在多元合金固溶体基体中，每个原子都被另一个不同尺寸的原子包围。由于这种原子失配，晶格遭受高应变和应力。原子大小的差异是这种晶格畸变的主要原因。相邻原子的不同、键能的不同和晶体能的不同也会引起晶格畸变。在晶格位置可以看到不对称的键合和电子结构不均匀[20]。因此，它已被证实，在HEAs的晶格畸变比在常规合金中更严重。应变能与晶格畸变有关，晶格畸变提高了HEA的总自由能。这一现象严重影响了固溶强化的发生主要是由于位错运动受阻造成的晶格畸变此外，它还影响导电性和导热性[17，22]。原子尺寸的差异是晶格畸变的主要原因因此，了解这一参数至关重要。晶格畸变的研究不仅限于实验工作，它也取得了几个计算分析的里程碑。晶格畸变对HEAs弹性的影响最近，Yen等人采用了另一种称为Lennard-Jones的模型来调节晶格畸变层。在这项研究中，对杨氏模量和泊松比的影响最后，研究表明，在不考虑电子密度一致性之前，Lennard-Jones模型不足以预测弹性性质[23]。Wang等人已经通过氧化行为实验评估了晶格畸变对HEA扩散行为的影响。该工作发现可用于通过控制晶格畸变来适应HEAs见图4。HEA核心效应示意图Sheetal Kumar Dewangan，A.Mangish，S.Kumar等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）10121152.4. 鸡尾酒效应2003年，Ranganathan首次提出出版文章认为，合金的性能并不局限于单个元素的性能。相反，由于所有组成元素之间的相互作用，合金显示出复合性质。复合属性也不同于不可预测的混合规则。这些特性可以被看作是全面的，从原子尺度到微观尺度的多相复合效应[25]。此外，yeh等人在2006年展示了这项工作，证明了鸡尾酒效应。实验表明，添加Alu有助于AlX CoCrCuFeNi HEAs中从FCC到BCC的相变[26]。此外，Al的添加还增加了HEA的硬度，而Al是软的并且具有低熔点材料。之后，Senkov等人提出了另一个鸡尾酒效应的例子。本文按混合律对NbMoTaWV和VNbMoTaW两种熔点高于2600 ℃的高熵耐火合金进行了评价。但是，该合金具有比高温合金更好的抗软化能力，并且在1600 ℃下显示出高于400 MPa的高屈服强度。该耐火合金在高温应用中具有良好的潜力[27，28]。除了这些核心效应之外，最近，yang等人提出了局部原子构型（LAC）作为核心效应，这主要是由于在纳米尺度下局部化学构型的本质差异[29]。因此，这些影响的HEAs可以通过呈现不同的核心效应图简要地理解。 四、3. 一种高熵合金开发高熵合金的材料的处理与常规合金没有太大区别。有几种方法来制造HEAs，其中广泛使用的方法是铸造，溅射，溅射淬火和粉末冶金[13]。除此之外，高压扭转（HPT）也被用于开发具有高强度和结构稳定性的纳米晶材料[31]。一般来说，高等教育机构的发展分为三类，即：熔化和固化（电弧熔化、压铸和感应熔化）、粉末金属-冶金（机械合金化和烧结）和沉积（等离子喷涂、溅射）[32]。所提到的类别可以在另一节中描述。此外，表2S（附录A）显示了由于不同的加工路线和拟定应用而导致的不同合金的相形成。粗的铸态晶粒和/或第二相经常通过热机械加工破碎和细化。然而，由于改进的结构的位错存储容量减少，增加的强度几乎总是伴随着较低的加工硬化性。为了优化强度和延展性，需要合理的热机械加工设计。由于热处理对机械质量的影响有限，因此使用各种程序通过诱导HEAs的塑性来强化材料，包括轧制、锻造、拉伸、压缩和扭转。变形和随后的退火可以优化3.1. 熔化凝固路线传统上，熔化和凝固广泛用于合成合金。自开始以来，熔化和铸造路线一直用于生产HEAs真空电弧熔炼（VAM）技术是最有利的方法[33-36]，特别是以达到高温。由于HEAs中各个元素的熔点存在差异，因此该方法适用于大多数金属。然而，该方法最显著的缺点是低沸点金属的蒸发;因此，难以保持HEA中的组成控制[37]。熔化和铸造路线具有几个优点：耗时少，成本效益高，节能。高温下的偏析有一定的局限性，如枝晶和枝晶间的形成[11]。凝固过程中的冷却速度对组织和性能的改变起着至关重要的作用。枝晶和枝晶间区域中的体积分数的生长以及合金元素的分散可以在几个3.2. 粉末冶金路线粉末冶金是一种净成形或近净成形制造工艺，它在固结过程中结合了成形技术和设计性能[39]。它是一种固态粉末加工技术，涉及通过高能球磨机对粉末颗粒进行反复焊接、破碎和粉碎[40]。机械合金化（MA）还涉及物质彼此扩散以形成均质合金。因此，可以形成几种先进的材料，如纳米材料，金属间化合物，准晶和非晶[37]。因此，MA具有几个优点，并以其多功能性而闻名。该方法也适用于几种硬脆材料和韧性金属合金。细磨的粉末必须固结成块状或致密颗粒用于进一步表征。放电等离子烧结（SPS）是一种广泛使用的粉末固结方法[41]。有几种其他方法用于此目的，如真空热压烧结（VHPS）[35]，微波烧结[42，43]和热等静压（HIP）[44]。放电等离子烧结（SPS）是一种新颖的、高科技的、高效益的将粉末烧结成块体材料的技术，它涉及同时加热和压制材料。SPS的独特之处在于比传统铸造和激光扩散技术更短的保温时间和更低的工作温度。较短的保温时间和较低的温度导致较少的晶粒长大。最终，SPS产品获得了更好的微观结构，具有更好的机械性能[45]。与VAM产品相比，MA+ SPS制备的合金具有优异的力学性能。Kumar等人显示了材料加工途径的差异。调查涉及CoCrCuFeNiSix HEA合成电弧熔炼和MA，其次是SPS技术。SPS反应生成FCC +γ相，而VAM反应生成FCC相，在一定程度上提高了Si含量。研究表明，SPS样品比VAM样品具有更好的机械性能，主要是由于在SPS过程中的r相形成[46]。机械合金化的应用领域已在图中给出了一个轮廓。 五、3.3. 沉积途径尽管有各种方法，但高熵合金涂层在HEA工艺路线中是必不可少的。然而，物理方法如 表面涂层是提高结构构件耐久性和抵抗腐蚀、磨损、高温等外部环境的有效技术。由于HEAs具有用作涂层材料的吸引人的性质[48，49]。HEA以厚层或薄层施加在基底表面上，以在合适的组成和沉积参数下增强性能。最近，Li等人[50]发表了一篇关于高Sheetal Kumar Dewangan，A.Mangish，S.Kumar等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012116图五. 机械合金化的应用领域概述。熵合金基涂层和很好地描述了各个方面和加工路线。根据文献，基于HEA的涂层已被分为三个主要类别，即基于HEA的金属涂层、基于HEA的陶瓷涂层和基于HEA的复合涂层。HEA具有优异的机械性能和功能性能，因此对HEA底涂层的研究也日益增多。因此，本研究还描述了大量的HEA基涂料的合成路线.主要分类领域为（1）激光/等离子体沉积[51]，包括激光熔覆、激光表面合金化、等离子体熔覆，以及（2）热喷涂[52，53]，其中等离子体喷涂、高速氧燃料喷涂、冷喷涂（3）气相沉积[54]包括磁控溅射、真空沉积。4. 用于高温应用的高熵合金目前，大多数的努力已经花费在开发HEAs，停留在关键的环境，如高温和热腐蚀气氛。该合金不仅要能承受这些条件，而且还应具有优良的机械性能.各种工程部件在高温下使用。由于在高温下的应用，研究材料在工作温度下的行为至关重要。我们还需要修改用于这些应用的材料以获得更好的性能，因为这些组件的性能取决于温度。例如，对于任何热力发动机，工作容量（即，效率）随着工作温度的升高而增加，喷气发动机也是如此[55]。高温的另一个积极方面是减少各种工业如核能、石油和天然气等的燃料使用。还有更多这样的高温应用，因此高温材料是时代的需要。各种镍基高温合金正被用于高温应用。然而，由于熔点接近1300 ℃，因此应用仅限于1160 - 1277 °C范围内的工作温度[1，56]。因此，HEAs在高温下的各种特性将在本节中讨论。4.1. HEAs的抗氧化性必须检查各种材料在较高工作温度下的氧化行为;材料往往会发生反应，氧化并降低其性能，这可能对应用不利。已经对HEAs的氧化行为进行了各种研究。合金AlSiTiCrFeCoNiMo0.5和AlSiTiCrFeNiMo0.5的抗氧化性是Huang等人[57]的关键要素，主要集中在合金的加工和显微组织上。从研究中得出的结论是，这些材料具有优异的抗氧化性的原因在于最外层氧化钛氧化皮下的铬基层的存在。Butler等研究了Al-Co-Cr-Ni-（Fe或Si）多组分高熵合金[58]。采用电弧熔炼技术（原料纯度≥ 99.5%）生产合金。对成分为Al 10Cr 22.5 Co 22.5 Ni 22.5 Fe 22.5（Al 10 F）、Al 20 Cr 25 Co 25 Ni 25Si 5（Al 20 S）和Al 15 Cr 10 Co 35 Ni 35 Si 5（Al 15 S）的合金坯进行了热处理，在惰性氩气氛下在水冷铜炉床上制造。每个纽扣都用几根领带重新熔化，以提高均匀性。氧化测试（在恒定温度下）在1050 °C下在正常室内气氛中通过将测试持续时间从1小时变化到1000小时对铸态试样进行 。 用 X 射 线 衍 射 仪 （ XRD ） 、 扫 描 电 镜 （ SEM ） 和 透 射 电 镜（TEM）对样品进行了表征。在1050 °C时，由于Al 10F和Al 2O3亚氧化膜的氧化，形成了不连续的Cr 2 O3氧化膜，并在内部析出AlN。氧化过程中的质量增量的计算表明，AL 10F HEA倾向于遵循抛物线生长规律。在1050 °C高温氧化试验中，Al 20 S HEA和Al 15 S合金表面出现了连续的Al2 O3氧化膜，其中含有少量的Cr2 O3。随着氧化时间的延长，Al2O3膜逐渐变厚.总之，通过选择性氧化形成氧化物，与Giggins和Pettit为Ni-Cr-Al合金模型设计的氧化物形成模型一致[59]。铝含量的变化反映了氧化产物的变化。较低的Al含量的合金形成了一个外部。在较低的Al含量下，生成了内部含有Al2O3和AlN相的Cr2O3而高Al含量的合金表面形成Al2O3氧化膜，无其它氧化产物生成由于Mn的高扩散性，Mn的加入提高了CoCrNiMn的氧化速率。在CoCrNiMn合金中加入Fe，可提高其抗氧化性能。它们降低了Mn的含量，并形成了更稳定的Cr2O3，这归因于所观察到的CoCr-NiMnFe抗氧化性的增加。类似地，Shaik等人研究了Si含量对CoCrCuFeNISixHEA在600、700和800 °C下氧化30小时的影响。生产了具有不同Si含量的其他四种HEAs Co-Cr-Cu-Fe-Ni-Six（x = 0、0.3、0.6、0.9）[60]。采用放电等离子烧结（SPS）技术，将Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Si粉末混合，制备了合金得出的结论是，高达0.6%的Si含量，合金的抗高温氧化性增加，之后，它下降。合金在三个试验温度下的氧化速率动力学曲线均为典型的三次曲线。显微组织观察表明，氧化程度随着温度的升高而简而言之，研究表明HEAs在高温下表现出良好的抗氧化性。它还为我们提供了灵活性，通过发挥HEA的化学特性来发挥其有效性，HEA在常规合金中滞后4.2. HEAs的抗热腐蚀全球GDP的近3%被腐蚀破坏。各种类型的腐蚀已被报道，热腐蚀是其中之一。它可以被定义为通过以下物质的化学相互作用破坏在材料上形成的钝化氧化层：Sheetal Kumar Dewangan，A.Mangish，S.Kumar等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012117×-.- 是的Σ一些腐蚀性物质如氯化物和硫酸盐。HEAs具有独特的微观结构，可以帮助抵抗腐蚀。已经进行了研究，以观察热腐蚀对HEAs的影响，如AlCoCrCu0.5 FeNiSi[61，62] 、AlxCrFe1.5 MnNi0.5[63， 64]和Al0.5-CoCrCuFeNiBx[65]. 比较了AlCoCrCu0.5FeNiSi合金与SS304合金的腐蚀行为。结果表明，在室温下，AlCoCrCu0.5FeNiSi合金在1MH2SO4中的耐腐蚀性能优于SS 304，但在1MH2SO4和1MNaCl中的耐点蚀性能不如SS 304。对于AlxCrFe1.5MnNi0.5，随着Al含量的降低（即x值的降低），合 金 在 0.5MH2SO4 和 1MNaCl 溶 液 中 的 耐 腐 蚀 性 增 加 。 Al0.5-CoCrCuFeNiBx合金比SS 304（一种不锈钢）更耐脱气的1 NH2SO4，我们知道SS会受到局部腐蚀（如点蚀或缝隙腐蚀）的严重影响。然而，Al0.5 CoCrCuFeNiBx合金对局部腐蚀不敏感。钛在热氧化性固溶体中被认为是一种很好的耐腐蚀材料。此外，Ti这是李平等人为研究CoCrFeNiTi0.5高熵合金在Na2 SO4- 25%K2SO4和Na2 SO4- 25%NaCl混合盐中 750°C的热腐蚀行为而进行的[66]。CoCrFeNiTi0.5在Na2 SO4- 25%K2 SO4熔盐中具有较好的抗热腐蚀在Na 2SO4-25%K2SO4中的热腐蚀机理是Ti、Cr在熔融Na 2SO 4中的优先氧化和Cr2O3在熔融Na 2SO4中的碱性熔化。在Na2SO4中加入NaCl加速了氧化层的开裂和剥落，并促进了腐蚀影响区硫化物的形成 在Na 2SO 4 - 25%NaCl体系中，热腐蚀以氧化和氯化交互作用为主. 在Na 2 - SO 4 - 25%K2 SO 4和Na 2 SO 4 - 25%NaCl两种盐介质中，Fe的内硫化也是热腐蚀的主要原因。Zhao等人报道了Co含量该合金采用真空热压烧结法制备电化学技术，包括动电位极化和电化学阻抗谱（EIS）技术被用来作为一种检查工具，以研究在给定的解决方案中的HEA的行为。据观察，耐腐蚀性随着Co含量的增加而增加Co0.5合金的腐蚀电位（Ecorr）为964mV，腐蚀电流密度（icorr）为4.0410 EIS研究表明，随着Co含量的增加，Cox-CrCuFeMnNiHEA表面形成的钝化膜变厚，抗氧化性增强。这说明钴含量较高的合金具有较好的耐腐蚀性。4.3. 材料的微观结构稳定性微观结构在决定合金的机械性能方面起着至关重要的作用各种机械性能，如硬度、强度、韧性、延展性、氧化行为等，取决于微观结构。在HEAs中，尽管存在多组分系统，但最终目标是实现固溶体。Ni基和Co基高温合金在其显微组织中具有T和T然而，Ni基高温合金在高温下不稳定，这是由于拓扑紧密堆积（TCP）相的形成由于慢扩散效应和高熵效应，HEAs在高温下具有比高温合金更优越的性能Al 7.8 Co 20.6 Cr 12.2 Fe 11.5 Ni 40.7 Ti 7.2合金经900 °C等温时效300 h后，未观察到TCP相。与高温合金相比，机械性能良好。在1050 °C下等温老化后，微观结构保持稳定，具有T和T'相[67]。晶格失配参数d的计算也说明了微观结构的稳定性。在高温下的温度可以通过下面给出的公式计算[67]。d¼2aY0-aY=aY0aY其中aT和aT对于Ni基高温合金，晶格失配变得更负（|D|随着温度的升 高 而 升 高 。 但 对 于 Al7.8Co20.6Cr12.2Fe11.5Ni40.7Ti7.2[67] 、Al10.3Co17Cr7.5Fe9Ni48.6Ti5.8-Ta0.6Mo0.8W0.4[67]和Al10.2Co16.9Cr7.4Fe8.9Ni47.9Ti5.8Mo0.9Nb1.2-Ta 0.6 Mo 0.8 W0.4 [67]，0.00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000|D| ） 的HEAs中的温度增加。因此，它是负责更好的HEAs的高温性能和它们的微结构稳定性。4.4. 高温力学性能工业应用的首要要求是高温下的机械性能，这是一个重要的问题，因为高温研究仅限于HEAs。已经观察到，温度严重地作用于HEAs的强度。然而，高温强度是合金设计过程中的重要在图6中，比强度已经相对于温度绘制，并与传统的工程合金和各种HEA进行比较。可以看出，HEA的强度作为温度的函数而降低，但是在特定温度下的强度值也高于常规合金的强度值因此，HEA具有超越镍基超合金的高温应用潜力[69]。最常见的现象是，随着温度的升高，对于主要由c和c '相组成的高温合金，金属的屈服强度降低。然而，屈服应力可以随着温度的升高而异常地增加，直到在Ni基高温合金中达到约800 °C，在该温度处达到流动应力的峰值。当温度超过800 °C时，屈服应力迅速降低[70]，因为c '开始迅速溶解。当研究Al5 Ti5 Co35 Ni35 Fe20[71]高熵合金时，观察到类似的模式。即使在热轧后，investi- gated合金没有导致过饱和。经热轧和空淬后，合金在650-当施加冷空气时，其导致C这种沉淀物均匀地分布在显微组织内。当合金暴露于高温时，c '颗粒的尺寸增大。在700 °C和更高的温度下，观察到c '的另外的连续沉淀（CP）和不连续沉淀（DP）。合金的最终显微组织由三种类型的c这些是球形的c基于[72，73]，得出的结论是，存在散布在c '基质中的cC见图6。不同HEA的（a）比强度和（b）屈服强度对温度的性能[67]。Sheetal Kumar Dewangan，A.Mangish，S.Kumar等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012118见图7。(a)硬度（b）热轧和各种高温范围的工程（接受后将获得许可）。图8.第八条。Al5Ti5Co35Ni35Fe20 HEA的相变途径[72]（验收后许可沉淀物另外富集Ni、Co、Ti和Al。Fe仅位于c显微组织的变化导致合金的力学性能随温度的变化而变化。的影响在20 °C下测量暴露温度对硬度、屈服强度（YS）和极限拉伸强度（UTS）的影响，并在图7（a）和（b）中呈现。暴露于650 °C的样品表现出最高的硬度（455 HV 10），并且其超过热轧状态下的硬度130HV。在暴露于700 °C之后，由于c '的CP，没有观察到硬度。因此，提交人他将此与微结构形成前的C在热轧和DP形成开始之后。可以看出这种关系;在样品暴露于800和900°C后，硬度分别降低至350和260 HV。在拉伸试验结果中观察到类似的关系。后热轧时，材料 的 屈 服 强 度 和抗拉强度分别为775MPa和1045MPa。暴露于650°C和700°C分别将YS然而，当暴露于更高的温度时，YS降低到490MPa，UTS降低到770 MPa，就像普通金属一样。在此基础上，作者提出了基于奥罗文弯曲机制的以下方案。在暴露于650 °C或700 °C的样品的情况下的高UTS与拉伸测试的最后步骤中的滑移带积累有关，其可能主要在c '沉淀物上。这些析出物在热轧后的冷却过程中形成，并在高温暴露过程中生长。c'沉淀物负责强化镍基超合金，使得位错可以通过绕过（所谓的Orowan绕过机制）或切割沉淀物而最后，另一个根据发现和最佳理解说明了他们的研究，如图所示。8.第八条。c '的多峰分布允许超级合金在甚至高达750 °C的温度下达到高屈服强度。同时保持高蠕变和疲劳寿命特性[70，74]。Kozar等人。[75]通过部分修改弱对耦合机制并引入尺寸，提出了一个包括多模态c在基于相同元素的三元C当二次c暴露于650 °C导致所研究的合金中c '沉淀物的尺寸增长（在50和200nm之间），这导致最高的强度。在暴露于800 °C和900 °C之后，强度和硬度由于持续的c '颗粒生长（在乳制之后的冷却期间沉淀的那些）而降低，因为位错不再切割c '颗粒而是绕过它们。在暴露于700 °C期间沉淀的颗粒太小（小于50 nm）而不能发挥重要作用。在表1S（补充）中还包括了HEAs在室温和高温下的机械性能表。5. 用于高温应用的先进高熵合金5.1. 难熔高熵合金HEAs 的 主 要 成 分 是 难 熔 元 素 ， 如 铼 （ Re ） 、 钨 （ W ） 、 钼（Mo）、钽（Ta）、铌（Nb）和锆（Zr）;其他金属和材料也用于制造难熔高熵合金（RHEAs）。此外，用Al、Fe、Ni和其他低熔点金属组分修改RHEAs的相结构可以改善合金的机械特性。这些合金由多种元素组成，多种元素具有不同的晶体结构Sheetal Kumar Dewangan，A.Mangish，S.Kumar等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）1012119结 构 ， 如 面 心 立 方 （ FCC ） 、 体 心 立 方 （ BCC ） 、 六 方 密 堆 积（HCP）和金属间化合物（B2、L12、C14和C15）。高温应用对材料的要求一直是至关重要的。许多材料如Ni基、Co基和Fe基超合金已用于相同的目的。然而，它们在热稳定性和熔点（1300 °C）方面的局限性导致了新材料的开发。高熵合金（HEAs）的概念由Yeh等人[76]和Cantor等人[57]独立提出。基于同样的想法，Senkov等人[27]提出了由难熔元素组成的难熔高熵合金（RHEAs），并表现出过高的熔点。它们表现出高硬度和强度、优异的抗氧化性以及优异的耐磨性和耐腐蚀性的优异组合。这些性能在高温下是需要在各种应用，如航空航天，喷气发动机。这些优异的高温性能组合吸引了许多研究人员的注意。关于RHEAs的稳定性、微观结构、力学性能、腐蚀和氧化行为，已经提出了各种研究。研究高温下的机械性能至关重要，因为它定义了材料在操作应力下的行为，并最终定义了其在高温下的性能。在Yao等人[77]的研究中，讨论了HfNbTaTiZr耐火高熵合金的稳定性。 此外，Wang等人[78]报告了除等摩尔HfNbTaTiZr RHEA外，W和Mo-W的影响。显微组织表明，HfNbTaTiZr（H）合金中存在单一的bcc相，而HfNbTaTiZrW（H-W）和HfNbTaTiZrMoW（H-MoW）合金中存在两个无序的bcc相。HfNbTaTiZrW和HfNbTaTiZrMoW合金在25-1200 ℃的屈服强度比HfNbTaTiZr合金有较大的提高HfNbTaTiZrW和HfNbTaTiZrMoW合金在1200℃下的屈服强度记录值分别为345 MPa和703 MPa，远高于HfNbTaTiZr合金的92 MPa（表1）。RHEA的HfNbTaTiZr-W和HfNbTaTiZr-MoW的高强度合金组织为双相组织，W和Mo的加入使合金发生固此外，据报道，在该实验中没有发现新相的产生见图9。（a）H-W;（b）H-MoW合金在室温（RT）、800 ℃、1000 ℃和1200 ℃下的应变-应力曲线，以及（c）两种合金在RT、800 °C、1000 °C和1200 °C下屈服强度的比较研究[78]。（接受后将获得见图10。 MoNbTaTiVAlx在（a）室温（b）500℃（c）700℃（d）900℃下的机械性能[80]（验收后将获得许可）。Sheetal Kumar Dewangan，A.Mangish，S.Kumar等人工程科学与技术，国际期刊35（2022）10121110RHEAs在高达1200 °C的高温压缩过程中表现出优异的热稳定性。RHEA在不同工作温度下的塑性是一个