黄文军 乔珺威 陈顺华 王雪姣 吴玉程2)†

1) (太原理工大学, 材料科学与工程学院 高熵合金研究中心, 太原 030024)

2) (太原理工大学, 新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 太原 030024)

3) (合肥工业大学, 有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心, 合肥 230009)

高熵合金(high-entropy alloys, HEAs)作为一种新型多主元合金, 原子排列有序、化学无序, 具有高熵、晶格畸变、缓慢扩散、“鸡尾酒”等四大效应, 表现出优异的组合性能, 有望作为新型高温结构材料、耐磨性材料、抗辐照材料应用于航空航天、矿山机械、核聚变反应堆等领域.本文介绍了目前含钨HEAs的发展现状、常用的制备方法、微观结构和相组成.针对HEAs优异的综合性能, 总结了目前含钨难熔HEAs的力学性能、抗摩擦磨损、抗辐照等性能, 对含钨难熔HEAs后续的研究方向进行了展望.

1 引 言

未来核聚变反应堆第一面向等离子材料所面临的工况条件是: 工作温度为570—1270 K, 热负荷为2—20 MW/m2, 中子通量为每个原子数个位移的累积(dpa)/年[1−5].金属钨(W)由于高熔点、低的热膨胀系数、良好的导热性、低的氚保留率、高的自溅射阈值等优点, 被认为是核聚变反应装置中最具有应用前景的第一面向等离子材料[5−9].材料的抗辐照性能与微观结构密切相关, 通常材料的抗拉强度越大, 塑性越好, 抗辐照性能越好[10].然而, 在实际应用中金属钨仍然受到抗氧化性能低[11]、韧脆转变温度(ductile-brittle transition temperature, DBTT)高[12]、再结晶温度(recrystallization temperature, RCT)低[13]、辐照诱导脆化[14]、燃料粒子滞留[15]以及高温下易氧化成WO3等[16,17]缺陷的限制, 严重影响了其加工……