高熵合金（high-entropy alloys，HEAs）是由五種以上主要元素組成，且每種主元的原子分數(shù)在5%～35%范圍內(nèi)的一種新型合金，被認為是最近幾十年來合金化理論的三大突破之一。高熵合金具有高強度，高室溫韌性，耐磨損性、抗氧化性、耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性等一系列優(yōu)異性能。

高熵材料之歌——高熵材料之父葉均蔚教授傾情獻唱

（視頻來源鏈接：https://www.youtube.com/watch?v=Vop07Qyo0no）

     難熔高熵合金（refractory high entropy alloys，RHEAs）是以熔點高于1650 ℃的難熔金屬元素為主元的一種新型高熵合金。難熔高熵合金因大多數(shù)組成元素為高熔點元素，具有較高的熔點，表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫性能，同時合金具有高熵合金的特性，成為非常有潛力的高溫合金之一。

圖1   元素周期表中難熔元素的位置^[1]

        難熔高熵合金主要分為三種類型：塊體、涂層和薄膜。目前制備難熔高熵合金的方法主要為真空電弧熔煉、粉末冶金、真空磁控濺射、激光熔覆等方法。不同類型難熔高熵合金的制備方法及優(yōu)缺點如表1所示。

表1   不同類型難熔高熵合金的制備方法及優(yōu)缺點

       難熔高熵合金作為由高熔點元素組成的高性能合金，高溫力學(xué)性能(高強度)尤為突出，有望作為航空航天發(fā)動機和渦輪葉片的高溫合金材料候選。如圖2所示，相比于難熔高熵合金，傳統(tǒng)高溫合金Inconel 718和Haynes 230在800 ℃ 以上時，其抗壓強度出現(xiàn)明顯的下降。當(dāng)溫度高于 900 ℃時，難熔高熵合金的抗壓強度均大于傳統(tǒng)高溫合金，表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫力學(xué)性能。

圖2 難熔高熵合金與傳統(tǒng)高溫合金抗壓強度與溫度的關(guān)系

      難熔高熵合金良好的抗輻照性能使其可應(yīng)用于航空航天、核能等含有放射性環(huán)境的行業(yè)。難熔高熵合金在腐蝕環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)異的耐蝕性能，也有望用作特殊耐腐蝕材料。當(dāng)前對難熔高熵合金綜合性能的研究較少，但難熔高熵合金已經(jīng)展現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦磨損性能、耐腐蝕性能、抗輻照性能和熱穩(wěn)定性。

       難熔高熵合金在擁有一系列優(yōu)異綜合性能的同時也難以避免地繼承了高溫合金自身固有缺陷，例如室溫延展性低、室溫脆性大、密度大等。此外，雖然難熔高熵合金在高溫下具有很高的屈服強度，但高溫抗氧化性較差的問題仍沒得到徹底解決。

       在磁性方面，難熔高熵合金嚴(yán)重的晶格畸變極大地提高了電阻率，在高頻下能夠減小渦流損耗，有望作為新型磁性材料。在熱電方面，難熔高熵合金良好的高溫穩(wěn)定性及其晶格畸變效應(yīng)對聲子散射有增大作用，未來可能成為新一代高溫?zé)犭姴牧?。難熔高熵合金存在超導(dǎo)現(xiàn)象，有望應(yīng)用于超導(dǎo)體、電子化工等領(lǐng)域。

圖3   難熔高熵合金的應(yīng)用領(lǐng)域

（a）航空航天發(fā)動機;（b）渦輪葉片;（c）高溫結(jié)構(gòu)件;（d）超導(dǎo)體

       難熔高熵合金作為潛在高溫承重結(jié)構(gòu)、高溫耐熱涂層材料,可以在石油化工、航空航天等領(lǐng)域廣泛使用，未來有著巨大的應(yīng)用潛力。目前人們對難熔高熵合金的研究還處于初始階段，作為一個材料研究的新興領(lǐng)域，難熔高熵合金有著很高的研究價值與廣闊的應(yīng)用前景。