马 军，王建忠，敖庆波，李 烨，吴 琛，汤慧萍

(西北有色金属研究院 金属多孔材料国家重点实验室, 陕西 西安 710016)

1 前 言

高熵合金(HEA)是指由多主元合金元素组成的合金，不同于传统合金以一种元素为主体，高熵合金含有4种或4种以上的主要组成元素，每种元素的含量均在5%～35%(原子数分数，下文中合金成分均为原子数分数)[1, 2]。这意味着高熵合金的成分组成都位于合金相图的中心部分，而传统合金成分组成都位于相图的边角位置，如图1所示[3]。传统合金设计之所以规避这种多主成分组合是因为，根据吉布斯相率，多种合金元素之间会形成大量金属间化合物相，使得微观结构分布不均匀，破坏整体力学性能。然而事实表明，很多高熵合金中并没有形成金属间化合物相，其相组成为非常简单的FCC、BCC或HCP单相或双相固溶体组合，因此其微观结构分布相对均匀，组织和性能可控。

图1 四元合金相图的示意图，绿色边角为传统合金的成分位置，中心白色部分是高熵合金的成分位置[3]Fig.1 Phase diagram schematic of quaternary alloy systems, the compositions of the traditional alloys are near the corners(green), the compositions of the high entropy alloys are in the center (white)[3]

人们运用高熵合金的高熵特性来解释这种多主元成分合金的单或双固溶体相特性，高熵合金的混合熵主要由组成相的构型熵组成，构型熵ΔSconf可表示为式(1)：

ΔSconf=-klnw

(1)

式(1)中：k为玻尔兹曼常数；w为体系在玻尔兹曼分布下点阵中允许存在的元素微观分布状态数，即混乱度。

根据吉布斯自由能公式，某一相的吉布斯自由能越低，则这一相越稳定，其表达式为式(2)：

ΔGmix=ΔHmix-TΔSmix

(2)

式(2)中左边为吉布斯自由能，右边第一……