高熵合金概念股_黑龙江高熵合金价格走势

1.高熵合金为什么叫高熵

2.高熵合金的腐蚀

3.JACS-?香港理工黄勃龙和北大郭少军:?高熵合金亚纳米带一般合成方法

4.高温合金和高熵合金的区别

高熵合金为什么叫高熵

高熵合金(High-Entropy Alloys)简称HEAs，是由5种或5种以上主要元素构成的，且每种主要元素的原子分数＞5%并＜35%。

材料合金化新概念－高熵合金（纳米高熵合金，多元高熵合金） 20世纪末，传统合金已经接近成熟及饱和状态，传统合金观念已很难再创造新的合金系统或者说在旧的合金系统中创出新的合金。

但纳米高熵合金观念可产生许多合金系统，产生许多有趣的特性。 所谓多元（纳米）高熵合金就是多种元素的合金，其中每个主要元素皆具有高的原子百分比，有人定义高熵合金的主要元素数目大于等于5，但其原子百分比都不超过35％。

也就是说，高熵合金不像传统合金一样，含有一个50％以上的主要元素。

高熵合金的腐蚀

1、高熵合金元素使用概述

2、高熵合金的腐蚀行为

3、几种制备高熵合金的方法

基于组成元素，研究者将目前己有的高熵合金分成七大类，包括 3d过渡族高熵合金 、 难熔金属高熵合金 、 轻金属高熵合金 、 镧系高熵合金 、 青铜和黄铜高熵合金 、 贵金属高熵合金 、 间隙化合物高熵合金 ，其中前两类高熵合金的研究较为广泛。

定义 ：3d过渡族高熵合金在高熵合金家族中占据了半壁江山，主要组成元素为 Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Al、Ti和V ，绝大多数FCC单相固溶体高熵合金属于3d过渡族高熵合金体系，但随着BCC稳定元素的加入，合金体系会从单相FCC向FCC＋BCC双相转变，最终可获得单相BCC合金。

举例 ：在AlxCoCrCuFeNi合金体系中当x＝0．5时，枝晶臂和枝晶间均为FCC相，当提高A1含量至x＝1．0时，在等原子比合金的枝晶臂中出现BCC相，而枝晶间则为FCC＋BCC双相结构，进一步提高A1含量至x＝2．0，BCC相的相对含量进一步提升。相组成比例的改变带来的是合金硬度等本征性能的改变（维氏硬度自约200Hv上升至约560Hv），进而带来耐磨性等使役性能的提升，这很好地体现出材料研究中成分－结构－性能－使役性能的调控思想。

定义： 难熔高熵合金的主要组成元素为Hf、Mo、Ta、Zr、Ti、Nb、W、V和Cr，另外也会根据性能需求加入Si或 Al 等非难熔元素。

特点：一方面，难熔高熵合金的研究着眼于新型高温结构材料的应用前景，其合金元素的熔点（ 2128 - 3695K ）、质量密度（4.5－19.4 g/cm3）和杨氏模量（68－411GPa）均为研究者提供了广阔的选择空间。另一方面，Wu等发现在 HfNbTiZr 等原子比体系中，仅通过固溶强化获得的单相BCC合金即可具有? ~879MPa 的屈服强度和14.9％的延伸率，因而相较于Nb基合金而言具有更好的耐磨性和更低的摩擦系数，这表明难熔高熵合金体系具有工程应用的可能性。而Ti、Zr、Nb、Ta的组合更倾向于形成单相固溶体，有助于合金力学性能的优化。

1、对于3d过渡族高熵合金而言，其耐蚀性主要源于Cr、Al及Ti元素的添加，在表面形成钝化膜，抑制腐蚀的进一步发生。这与传统金属如不锈钢等非常相似，其本质是依靠可纯化组元去保护不可钝化的组元。如Chen等研究了Al0.6CoCrFeNi高熵合金在模拟海水及酸雨中的腐蚀与磨损行为，其结果表明合金表面所形成的 Al2O3 和 Cr2O3 钝化膜在腐蚀磨损的过程中起到重要的保护作用。

2、而多数难熔高熵合金的组成元素本身在工作介质中就可以形成稳定纯化膜，如Ta、Nb、Zr、Ti等，所以难熔高熵合金在工作介质中将处于各组元竞争形成氧化膜的情况，并没有哪种组元会出现严重的活性溶解，因而其耐蚀性要更加优异，特别是针对于生物医用等对于腐蚀速率更为敏感的应用背景中。

Motallebzadeh等研究了 TiZrTaHfNb 和Ti1.5 Zr T0.5 Hf0.5 Nb0.5高熵合金在PBS溶液中的电化学行为，其结果表明，由于表面钝化膜的保护作用，这两种高熵合金表现出高于316L不锈钢、CoCrMo和Ti6 Al4V的极化电阻，且在线性扫描中其纯化平台可延伸至1800mV Ag／AgCl，没有发生点蚀且腐蚀电流密度低于Ti合金等传统医用金属。其表面钝化膜的主要成分为Ti02，Zr02，HfO2，Nb205和Ta205。相近的结果见于Chen等对TiTaHf中熵合金的研究中，该合金在SBF溶液中浸泡7天后，XPS结果表明其表面钝化膜主要成分为Ti02，Zr02和Ta205，这种等原子比合金表面所形成的混合氧化物膜的腐蚀抗性要优于组元种类相近的传统合金，如TilOTa6Nb合金。

电弧炉 ：电弧炉（electric arc furnace）利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在 3000℃ 以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去 硫 、 磷 等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼。

缺点 ：

1、电弧熔炼可能并不适用于熔点较低的元素(如Mg、Zn 和Mn)，因为这些元素容易蒸发，不易控制其成分，它们可以考虑电阻加热或感应加热。

2、传统熔炼方式制备HEA时容易产生孔洞、组织疏松、晶粒粗大、成分偏析等缺陷，这些都显著降低了HEA的耐蚀性。

定义 ：激光熔覆工艺具有加热、冷却快，熔覆层均匀致密、显微缺陷少等优点，此外还很容易实现微熔覆，对基体的热影响很小。该技术类似于等离子喷涂，不同的是它使用一个集中的激光束作为热源。这种技术通常会产生冶金结合，具有优于等离子喷涂的粘结强度。

优点 ：突出优点是激光束可以聚焦并集中在一个很小的区域，这使得基板的热影响区非常浅，从而最大限度地减小了基板材料破裂、变形或变化的可能性。

定义 ：磁控溅射是一种物理气相沉积(PVD)技术，广泛应用于各种金属、半导体、绝缘体等单层或复合薄膜材料的制备，具有设备简单、易控制、涂层面积大、附着力强等优点。

缺点 ：用磁控溅射制备HEA 涂层时，虽然涂层结构连续性及致密性较好，沉积快而基体升温慢，容易控制涂层的性能及厚度，但是靶材利用率较低，涂层厚度也受到限制，因此目前用磁控溅射制备耐蚀性HEA 涂层也有一定的局限。

优点 ：电沉积技术具有耗能低、操作简单、选择性好、环境污染小等优点，可在金属部件表面镀覆一层防腐蚀性镀层。镀层的基本要求是厚度均匀、致密，且与基体材料结合良好。在电沉积过程中，电解液成分及其浓度，以及温度、pH、电流密度、时间等参数均可精确控制。

缺点 ：目前用电沉积工艺制备高熵合金涂层的研究比较少，这主要是由于HEA 中元素的电负性差异大，造成HEA 中的成分较难控制，同时由于受电镀液传质的影响，镀层容易产生裂纹，从而影响涂层的耐蚀性。

参考文献：

[1]宋芊汀. (TiZrNbTa)_(90)Mo_(10)高熵合金的腐蚀与磨损行为[D].中国科学技术大学,2020.

[1]龙琼,胡素丽,黎应芬,李娟,龙绍檑.高熵合金耐蚀性研究的现状及最新进展[J].电镀与涂饰,2020,39(04):231-240.

JACS-?香港理工黄勃龙和北大郭少军:?高熵合金亚纳米带一般合成方法

研究背景

内容简介

基于此，近日香港理工大学黄勃龙和北京大学郭少军团队设计了一种新的通用低温方法，将多达八种金属元素合并到一个单相亚纳米带中，以获得世界上最薄的HEA金属材料。实验表明，超薄HEA亚纳米带（SNR）的合成过程包括：（1）通过不同金属前体与银纳米线模板之间的电交换反应形成不同的金属原子成核，（2）不同金属前体在纳米线模板上的共还原，以及（3）去除内部银核。密度泛函理论（DFT）计算表明，HEA SNR的结晶和稳定性强烈依赖于模板中的“高动态”Ag，HEA亚纳米带的结晶水平与Pt和Pd的浓度密切相关。目前的合成方法能够灵活控制HEA SNR中的组分和浓度，以实现HEA SNR库和优异的电催化性能。设计良好的HEA SNR在催化燃料电池氧还原反应方面有很大的改进，并且具有高放电容量、低充电过电位和优异的锂电池耐久性 氧气电池。DFT计算表明，HEAs中高浓度还原性元素具有很强的还原能力，而其他元素则保证了有效的电子转移。相关论文以“A General Synthetic Method for High-Entropy Alloy Subnanometer Ribbons”发表在J. Am. Chem. Soc.

本文亮点

1. 构建2D HEA SNR的一般合成路线，包括但不限于五元（PtPdIrRuAg）、六元（PtPdIrRuAuAg）、七元（PtPdIrRuAuRhAg）和八元（PtPdIrRuAuRhOsAg）SNR。

2. 合成机理研究表明，HEA SNR是通过（1）不同金属前驱体与银之间的电偶交换反应形成不同的金属原子成核而形成的纳米线模板，（2）不同金属前体在纳米线模板上的共还原，（3）去除内部银核。

3. 密度泛函理论（DFT）计算表明，银从模板上的最大迁移是保证HEA中其他金属元素稳定的基本因素。同时，钯和铂的浓度对于确定HEA的结晶水平至关重要。在催化应用方面，代表性的五元HEA SNR是碱性电解质中ORR的高效和稳定的电催化剂。

4. DFT计算证实，高动态还原元素（Pd、Pt、Ag、Au）的浓度对于实现HEA的优异电活性至关重要，相对惰性的氧化元素（Ir、Ru、Rh、Os）提高了站点到站点的电子转移效率，但可能导致局部聚集。

图文解析

TEM,HAADF-STEM,PXRD

HEA PtPdIrRuAg SNR的宽度为50 150 nm，长度可达数微米。HEA-PtPdIrRuAg SNR 的厚度确定为约 0.8 nm。所获得的 HEA-PtPdIrRuAg SNR 的PXRD结果表明HEA-PtPdIrRuAg SNR 用无相偏析的 fcc 合金结构。EDS元素映射揭示了Pt、Pd、Ir、Ru和 Ag 元素在五元中的均匀分布。HEA-PtPdIrRuAg SNR 上表面原子排列的原子分辨率 HAADF-STEM 图像和相应的快速傅里叶变换（FFT）模式进一步证明HEA-PtPdIrRuAg SNR 用 (001)面向fcc 的结构。来自 HEA-PtPdIrRuAg SNR 中各个选定区域的 (200) HEA 晶格说明所获得的五元 HEA 中的晶格畸变。

HAADF-STEM,PXRD

不同成分金属在模板上的可控成核和生长是通过湿化学合成中的电流交换途径和共还原过程实现的，脱合金策略实现了新型 HEA 的二维结构演化。HEA 合成方法是通用的，可用于制造具有 fcc 晶体结构的 六元HEA-PtPdIrRuAuAg SNR、七元 HEA-PtPdIrRuAuRhAg SNR和八元 HEA-PtPdIrRuAuRhOsAg SNR。此外，严重的晶格畸变以及8组分 HEA-PtPdIrRuAuRhOsAg SNR中的无序晶格可能会在一个原子平面上导致更多的原子堆垛层错，这会在不均匀的晶面上引起明显的 X 射线布拉格散射，导致八元 HEA 信噪比的PXRD 衍射峰强度减弱和变宽。

MD模拟

为了进一步了解HEAs的形成过程，通过MD模拟进行DFT计算。为了了解HEA形成过程中原子的动力学，他们比较了元素的均方位移（MSD）。金属原子在HEA形成过程中不断移动，MSD表示金属原子随时间相对于其原始位置的位置偏差。随着更多元素被引入HEA，整体MSD也增加，表明原子迁移行为更强，熵更高，不稳定性可能增加。在HEA形成过程中，Pd和Pt是决定HEAs结晶性的主要因素。Pd和Pt对HEA-SNR的形成有重要的促进作用，而其他金属对HEA-SNR的形成没有明显的影响。

电化学性能

在O2饱和的 0.1 M KOH 中 探索 了五元 HEA-Pt23Pd20Ir17Ru16Ag24SNR 的电催化 ORR 性能，并进一步与商业 Pt/C 进行了比较。HEA-PtPdIrRuAg SNRs/C 的半波电位 (E1/2) 为 0.93 V，而 ORR 的RHE远高于商业 Pt/C（0.85 V）。在 0.90 V 时，HEA-PtPdIrRuAg SNRs/C 的质量活度为 4.28 A mgPt-1和 1.69 A mgPGMs-1（Pt 族金属，PGMs），比商业 Pt/C 高出 21.4 和 8.45 倍（ 0.20 A mgPt-1)。经过 10000 次电位循环后，HEA-PtPdIrRuAg SNRs/C 的半波电位几乎没有变化，HEA-PtPdIrRuAg SNRs/C 的质量活度保持在 3.64 A mgPt-1和 1.43 A mgPGMs-1，在 10 000 个循环中分别比商业 Pt/C（0.14 A mgPt-1）高 26.0 倍和 10.2 倍。

电池性能测试

在0.10 A g-1时，HEA-PtPdIrRuAuAg SNRs/C 在 0.10 A g-1 的电流密度下显示出 0.87 V 的低充电过电位和 5252 mAh g-1 的高放电容量。当放电容量在 0.10 A g-1 下固定为 1000 mAh g-1 时，HEA-PtPdIrRuAuAg SNRs/C 的充电过电位低至 0.59 V。随着电流密度从 0.10 增加到 1.00 A g-1，充电过电位仍低于 1.00 V（1000 mAh g-1 时为 0.75 V）。低充电电压也可以通过 0.05 mV s-1 从 2.00 到 4.50 V 的循环伏安法 (CV) 曲线来证明，其中 HEA-PtPdIrRuAuAg SNRs/C 在 0.75 V 处可见低氧化峰。该结果表明 HEA-PtPdIrRuAuAg SNRs/C 可以作为Li2O2分解的有效催化剂。基于 HEA-PtPdIrRuAuAg SNRs/C 的 Li-O2 电池在 0.50 A g-1 下具有 100 次循环的稳定耐久性。

DFT计算

用密度泛函理论（DFT）研究了HEAs的电子结构和电活性。结果表明 Pd、Pt、Ag 和Au 是实现具有强还原能力的稳定 HEA 的关键因素。同时，Ru、Ir、Rh和Os提高了电子转移能力。这两种金属之间的优化平衡导致 ORR 和 Li-O2 电池在五元和六元 HEA 中的卓越性能。除了Ir 和 Ru，Pt 显示出很高的键合可能性。特别是，Pt 和 Os 在相邻位置上是高度优选的。通过 DFT 在五元HEA-PtPdIrRuAg 和 六元HEA-PtPdIrRuAuAg 中进一步研究了 ORR 和 Li-O2 电池的性能。在 0 V 下，ORR过程显示出持续的下坡趋势。对于 Li-O2 电池，Li 到Li2O2 的放电过程显示出自发转化。

该研究主要计算及测试方法

做同步辐射 找易科研

做球差电镜 找易科研

做计算 找易科研

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高温合金和高熵合金的区别

高温合金和高熵合金是两种不同类型的材料。高温合金主要用于高温环境下的应用，具有复杂的晶体结构；而高熵合金具有高度均匀的组成和无序的结构

1. 组成和结构：

- 高温合金：高温合金是一种将基体金属与合金元素（如镍、钴、铁等）相结合的材料。高温合金通常具有复杂的晶体结构，例如γ相、γ'相等。这些合金元素的添加可以改变晶体结构、增强材料的高温强度、提高耐热性能等。

- 高熵合金：高熵合金是一种特殊的多元合金，其具有至少五种或更多互溶的主元素。与传统合金相比，高熵合金在组成上具有高度均匀的特点，没有明显的主元素和次元素。高熵合金的结构通常是均匀无序的，类似于无序固溶体或玻璃态结构。

2. 性能：

- 高温合金：高温合金主要用于高温环境下的应用，具有优异的高温强度、抗氧化性能、抗热腐蚀性能等。这些合金通常用于航空航天、能源、化工等领域。

- 高熵合金：高熵合金在近年来引起了广泛的研究兴趣。由于其特殊的组成和结构，高熵合金表现出良好的力学性能、耐腐蚀性能、抗辐射性能等。这使得高熵合金在材料科学领域及其他领域中具有广泛的应用潜力。