强小妮,陈业新,张建涛

(上海大学材料研究所,上海200072)

1995年叶均蔚等[1-2]率先跳出传统合金的发展框架,提出了新的合金设计理念——多主元高熵合金.所谓多主元,即合金由5种或5种以上主要元素组成,且每种元素的质量分数为5%∼35%.高熵合金在热力学上具有很高的混合熵(>1.61R,R=8.31 J/(K·mol)),从而使得合金系具有很低的自由能,可以形成简单的体心立方或面心立方固溶体.高熵合金的组成元素种类较多,且每种元素的原子半径存在一定差异,导致合金内部产生了严重的晶格畸变.这种畸变严重影响了合金的物理、化学、力学性能及合金中各元素的扩散,使得合金在常温下可能得到纳米相或非晶组织.此外,高熵合金中多种元素之间的相互作用取长补短,可能使合金兼具了多组元元素的各自优点,并克服了某些缺点,即具有鸡尾酒效应[3-4].这些不同于传统合金的特点使得高熵合金具有很多优异的性能,应用前景广泛.

在室温环境中,大多数有序金属间化合物存在环境氢脆.实验证明:在含有水蒸气的环境(如空气)中,金属间化合物中的活性原子(Al,V,Ti,Si等)会与空气中的水蒸气发生表面反应,在生成金属氧化物的同时生成氢原子[5-6];而在含有氢气的环境中,金属间化合物中的过渡族元素(Ni,Fe和Co)能对氢气分子进行催化裂解生成氢原子[7-9],氢原子通过扩散进入合金,在应力作用下导致合金发生氢脆.Al0.1CoCrFeNi高熵合金在室温下为单相面心立方结构,且该合金中既含有活性元素……