王曉鵬, 孔凡濤

（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150001；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 分析測(cè)試中心，哈爾濱 150001）

現(xiàn)代材料科學(xué)面臨的重大挑戰(zhàn)是研制出滿足科技快速發(fā)展需求的高性能材料。以一種或兩種元素為主、其他特定添加元素改善性能的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念已經(jīng)研發(fā)出大量的工程化應(yīng)用材料，但材料成分和組織優(yōu)化能力有限，性能改善已經(jīng)趨于瓶頸，無(wú)法滿足各領(lǐng)域?qū)Ω咝阅懿牧系钠惹行枨骩1-4]。近年來(lái)，由Cantor 和Yeh 等提出的（近）等摩爾比多主元高熵合金設(shè)計(jì)理念打破了傳統(tǒng)的單主元成分設(shè)計(jì)理念[5-6]，高熵合金在力學(xué)、物理或化學(xué)方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，成為一種具有巨大應(yīng)用潛力的新型材料。

高熵合金又稱為多主元合金（multi-principal element alloy）、成分復(fù)雜合金（compositionally complex alloy）、等原子比多組元合金（equiatomic multicomponent alloy）等。高熵合金最初定義為由五種或五種以上元素以等摩爾比或近等摩爾比方式組成，其中各元素的原子百分比在5%～35%之間[5-9]。隨著對(duì)高熵合金的深入研究，目前三元和四元的近等摩爾比材料也被定義為高熵合金[10-11]。傳統(tǒng)合金設(shè)計(jì)認(rèn)為，添加多種元素會(huì)生成金屬間化合物（IMCs）相，IMCs 雖然可以提高材料強(qiáng)度，但必然導(dǎo)致塑性的降低，無(wú)法獲得綜合力學(xué)性能優(yōu)異的材料。與傳統(tǒng)材料不同，多主元高熵合金成分復(fù)雜，組成元素原子隨機(jī)無(wú)序的分布在晶格位置上，因此高熵合金在熱力學(xué)上具有高熵效應(yīng)，在動(dòng)力學(xué)上具有緩慢擴(kuò)散效應(yīng)，在結(jié)構(gòu)上具有晶格畸變效應(yīng)，在性能上具有雞尾酒效應(yīng)[6]。高熵合金的多種主要元素混合方式，導(dǎo)致了材料的混合熵達(dá)到最大，高混合熵抑制了金屬間化合物的形成，促進(jìn)了晶體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的飽和固溶體形成。最新研究發(fā)現(xiàn)高熵合金的固溶體結(jié)構(gòu)中存在明顯的元素波動(dòng)，通過控制高熵合金中的元素濃度波動(dòng)，可以有效改善高熵合金的綜合力學(xué)性能[12]。高熵合金中還可能析出彌散分布的納米晶甚至非晶結(jié)構(gòu)，在固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、納米/非晶復(fù)合強(qiáng)化等方面能夠顯著提高高熵合金的力學(xué)性能。在多種機(jī)制的耦合作用下，高熵合金具有很多傳統(tǒng)材料無(wú)法比擬的優(yōu)異性能，如在力學(xué)、電磁學(xué)、耐高溫、抗腐蝕等方面表現(xiàn)突出，因此高熵合金被視為有望解決目前工程領(lǐng)域材料性能瓶頸問題的關(guān)鍵材料之一[13-17]。

高熵材料早期研究主要集中在多組元成分設(shè)計(jì)制備方面，通過改變添加元素種類和含量，獲得具有單一面心立方（FCC）或體心立方（BCC）的相結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)合金組織和性能的優(yōu)化[18-19]。隨著高熵材料研究的深入，高熵材料家族成員也越來(lái)越多，根據(jù)高熵材料的組成元素種類和晶體結(jié)構(gòu)，可以將高熵材料分為過渡元素高熵合金、難熔高熵合金、共晶高熵合金、高熵非晶合金、高熵高溫合金、高熵陶瓷以及本文作者提出的高熵金屬間化合物等，大幅度拓展了高熵材料的應(yīng)用領(lǐng)域。本文結(jié)合近年來(lái)高熵材料的最新研究進(jìn)展，概述了各類高熵材料的顯微組織和性能特征。

1 過渡元素高熵合金

過渡元素高熵合金以A、Mg、Co、Cu、Cr、Fe、Mn、Ni，Ti、Sn 和Zn 等作為主元素，其中AlCrFeNi、CoCrFeNi、AlCoFeNi、AlCoCrNi 和AlCoCrFe 是目前過渡元素高熵合金中采用最多的元素組合[4]。過渡元素高熵合金基本都是BCC 結(jié)構(gòu)相（脆性相）或FCC 結(jié)構(gòu)相（塑性相）的固溶體合金，早期研究報(bào)道的高熵合金基本都可認(rèn)為是過渡元素高熵合金[20-24]。

2004 年Yeh 等在研究等摩爾比多主元合金的過程中發(fā)現(xiàn)，合金凝固組織中不存在金屬間化合物相或其他復(fù)雜有序相，而是形成了簡(jiǎn)單的FCC 和BCC 固溶體相，即使在10 主元的等摩爾比CuCoNiCrAlFeMoTiVZr 合金中也只形成了兩種BCC 固溶體相和一種非晶相，Yeh 等認(rèn)為這些熱穩(wěn)定性高的固溶體是高混合熵穩(wěn)定相，并提出了高熵合金的概念[6]。同年Cantor 等也公開發(fā)表了多主元CoCrFeMnNi 合金的研究結(jié)果，并將其命名為多主元合金[5]。高熵合金沒有特定的基體元素，全部組成元素的原子均可視為溶質(zhì)原子，這些原子隨機(jī)無(wú)序的分布在各晶格點(diǎn)位置。過渡元素高熵合金的力學(xué)性能與316 不銹鋼相當(dāng)，部分高熵合金的綜合力學(xué)性能已經(jīng)接近Inconel 600 高溫合金，如圖1所示。

圖 1 部分常見過渡元素高熵合金、316 不銹鋼、Inconel600 和Incoloy800 合金的拉伸性能對(duì)比[4] （a）屈服強(qiáng)度隨溫度變化；（b）抗拉強(qiáng)度隨溫度變化；（c）伸長(zhǎng)率隨溫度變化Fig. 1 Tensile properties comparison of transition metal high entropy alloys，316 stainless steel，Inconel600 and Incoloy800 alloys[4] （a） yield strength νs temperature；（b） ultimate strength νs temperature；（c） tensile ductility νs temperature

表 1 過渡元素高熵合金拉伸性能及晶體結(jié)構(gòu)[3-4，6，24-29，31]Table 1 Tensile properties and crystal structure of transition metal high entropy alloys[3-4，6，24-29，31]

表 1（續(xù)）Table 1（Continued）

上述理論可以有效地解釋固溶體相形成以及固溶強(qiáng)化的原因，但無(wú)法定量的預(yù)測(cè)BCC 晶體結(jié)構(gòu)形成的添加元素臨界量以及是否出現(xiàn)析出相（第二相）。Guo 等研究發(fā)現(xiàn)Al0.5CrCuFeNi2高熵合金具有很好的組織和機(jī)械穩(wěn)定性，700 ℃長(zhǎng)時(shí)間退火后合金的屈服強(qiáng)度可達(dá)到1085 MPa，在1100 ℃長(zhǎng)時(shí)間退火處理后，合金晶粒長(zhǎng)大不明顯，硬度變化不大，但鑄造缺陷和有序L12析出相會(huì)降低合金的力學(xué)性能。通過研究Al 含量對(duì)AlxCrCuFeNi2高熵合金相穩(wěn)定性的影響發(fā)現(xiàn)，價(jià)電子濃度（VEC）是控制FCC 和BCC 固溶體相的穩(wěn)定性物理參數(shù)，高熵合金在高VEC 時(shí)FCC 相穩(wěn)定，低VEC 時(shí)BCC相穩(wěn)定，如圖3 所示[20]。陳瑞潤(rùn)等根據(jù)VEC 和相穩(wěn)定性的關(guān)系，系統(tǒng)研究了（CoCrCuFeNi）100-xMox和（AlCoCrFeNi）100-xNix兩種高熵合金添加元素，VEC 值和合金晶體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，并認(rèn)為低VEC 值還會(huì)抑制低原子密度結(jié)構(gòu)相的形成[32]。

圖 2 合金中元素間交互作用參數(shù)（Ω）和原子尺寸差（δ）與合金晶體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系[31]Fig. 2 Relationship between parameters Ω and δ for high entropy alloys[31]

圖 3 常見高熵合金VEC 與FCC、BCC 相之間的關(guān)系[20]Fig. 3 Relationship between VEC and the FCC，BCC phase stability for common HEA systems[20]

2 難熔高熵合金

隨著航空航天飛行器飛行速率的提高，高溫承載結(jié)構(gòu)和熱防護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)耐高溫材料使用溫度和性能的要求也越來(lái)越高，難熔高熵合金以其獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的高溫性能成為重要的候選材料之一[1，33]。難熔高熵合金主要是以難熔金屬元素Mo、Ti、V、Nb、Hf、Ta、Cr、W、Zr 以及Al 等為主元素，這類高熵合金具有優(yōu)異的高溫性能。根據(jù)難熔高熵合金晶體結(jié)構(gòu)，難熔高熵合金體系大概可分為兩類：一類是單相BCC 結(jié)構(gòu)的固溶體難熔高熵合金，另外一類是在BCC 固溶體基體上析出第二相金屬間化合物的難熔合金體系，主要包括Laves 相析出強(qiáng)化和BCC/B2 共格析出強(qiáng)化的難熔高熵合金。

2010 年美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室Senkov 等根據(jù)高熵合金設(shè)計(jì)理念，采用電弧熔煉首次研制出一系列近等摩爾比的單相BCC 晶體結(jié)構(gòu)的WNbMoTa 和WNbMoTaV 難 熔 高 熵 合 金[11]。WNbMoTaV 高 熵合金在晶格畸變和固溶強(qiáng)化的共同作用下室溫屈服強(qiáng)度可以達(dá)到1246 MPa，在800 ℃以上WNbMoTaV高熵合金的壓縮屈服強(qiáng)度顯著高于Inconel 718 高溫合金，在1600 ℃時(shí)，難熔高熵合金壓縮屈服強(qiáng)度仍保持在470 MPa，并且隨著溫度升高，難熔高熵合金屈服強(qiáng)度降低較為平緩，如圖4 所示[34]。但這兩種難熔高熵合金密度已經(jīng)超過12 g/cm3，此外V 元素會(huì)降低合金的高溫抗氧化能力，無(wú)法滿足航空航天領(lǐng)域?qū)p質(zhì)耐高溫結(jié)構(gòu)材料的要求。

圖 4 Nb25Mo25Ta25W25 和V20Nb20Mo20Ta20W20 高 熵 合 金與Inconel 718 和Haynes 230 高溫合金不同溫度下的屈服強(qiáng)度[34]Fig. 4 Temperature dependence of yield stress of Nb25Mo25Ta25W25 and V20Nb20Mo20Ta20W20 HEAs and two superalloys，Inconel 718 and Haynes[34]

為進(jìn)一步降低難熔高熵合金的密度、改善高溫力學(xué)性能以及高溫抗氧化性，近年來(lái)含低密度元素和抗氧化元素的難熔高熵合金逐漸成為研究熱點(diǎn)。2011 年Senkov 等用Hf 和Ti 取代W、Mo 和V，研制出一種密度為9.94 g/cm3的TaNbHfZrTi 難熔高熵合金，在高應(yīng)變硬化的作用下這種難熔高熵合金的壓縮屈服強(qiáng)度達(dá)到1330 MPa，伸長(zhǎng)率已經(jīng)超過40%[35-37]。Wu 等設(shè)計(jì)了一種四元Hf25Nb25Ti25Zr25輕質(zhì)難熔高熵合金，合金表現(xiàn)出很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并且在鑄態(tài)條件下，合金室溫拉伸屈服強(qiáng)度為969 MPa，伸長(zhǎng)率達(dá)到14.9%，綜合力學(xué)性能優(yōu)于大部分高熵合金[38]。Han 等研究了Ti 元素添加對(duì)WNbMoTa 和WNbMoTaV 難熔高熵合金結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和性能強(qiáng)化的影響，發(fā)現(xiàn)TiWNbMoTa 和TiWNb MoTaV 難熔高熵合金具有很好的熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)在Ti 元素的固溶強(qiáng)化作用下，兩種難熔高熵合金的綜合力學(xué)性能也都得到改善[39]。

Al 元素的添加會(huì)使一些高熵合金B(yǎng)CC 相結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。Gorr 等結(jié)合熱力學(xué)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)出了一種輕質(zhì)難熔高熵合金MoWAlCrTi，通過強(qiáng)化無(wú)序BCC 相的長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定性能夠使這種難熔高熵合金具備較好的機(jī)械性能，并通過成分優(yōu)化提高合金的高溫抗氧化能力[40]。Al 元素的添加可以顯著降低難熔高熵合金的密度，根據(jù)報(bào)道，四主元AlNbTiV高熵難熔合金的密度可以降低到5.59 g/cm3[41]；并且在Al 元素的強(qiáng)烈固溶強(qiáng)化作用下，難熔高熵合金的強(qiáng)度也明顯提高[42-44]。Senkov 等在HfNbTaTiZr難熔高熵合金的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了Al 元素對(duì)這種難熔高熵合金組織和性能的影響，進(jìn)一步降低了難熔高熵合金的密度，研制出密度為9.05 g/cm3的單一BCC 相等軸晶組織Al0.4Hf0.6NbTaTiZr 合金[42]。由于Al 元素的添加，Al0.4Hf0.6NbTaTiZr 難熔高熵合金的室溫硬度和屈服強(qiáng)度與HfNbTaTiZr 難熔高熵合金相比分別提升了29%和98%，并且在1200 ℃時(shí)具有相同的效果[41]。呂昭平等研究了氧、氮對(duì)難熔高熵合金強(qiáng)度和塑性的影響，發(fā)現(xiàn)氧、氮的加入促使難熔高熵合金TiZrHfNb 中形成了納米尺寸的有序 （O，Zr，Ti）間隙化合物，闡明了基于這種有序間隙化合物的新應(yīng)變強(qiáng)化機(jī)制，在這種機(jī)制的作用下，位錯(cuò)釘扎和增殖與亞結(jié)構(gòu)均勻化之間達(dá)到了平衡，大幅度提高了合金的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率[45]，這種難熔高熵合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1.2 GPa，與TiZrHfNb難熔高熵合金基體相比，提高50%以上，同時(shí)還具有優(yōu)異的塑性，如圖5 所示。為提升難熔高熵合金的綜合力學(xué)性能和高溫抗氧化能力，研究人員開發(fā)了一系列含有Cr 元素的高密度難熔高熵合金，如MoNbTaW， MoNbTaVW， HfNbTaTiZr 和CrMo0.5NbTa0.5TiZr 等[11，33]，但無(wú)法滿足航空航天工業(yè)對(duì)輕質(zhì)合金的需求。Senkov 等選擇低密度的難熔元素研制出了密度為6.57 g/cm3的CrNbTiVZr 難熔高熵合金，硬度為4.72 GPa，并且這種難熔高熵合金是由富Nb 和Ti 的無(wú)序BCC 相和富Cr 和V 的有序Laves 相組成，由于脆性的Laves 相存在，其壓縮應(yīng)變僅為3%。通過熱力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)Laves 相在高溫下會(huì)分解，因此CrNbTiVZr 難熔高熵合金在高溫下具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，但需要通過分解和控制Laves 相析出改善室溫脆性[36]。

圖 5 TiZrHfNb、（TiZrHfNb）98 O2 和（TiZrHfNb）98 N2 與其他合金性能對(duì)比[45] （a）高熵合金室溫拉伸性能曲線；（b）高熵合金強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率與典型高性能合金對(duì)比Fig. 5 RT tensile properties of TiZrHfNb，（TiZrHfNb）98 O2 and （TiZrHfNb）98 N2[45] （a）RT tensile properties curves of HEAs；（b） changes in strength and ductility HEAs，relative to several types of high-performance alloys

目前難熔高熵合金已經(jīng)形成了最小密度達(dá)到5.59 g/cm3和使用溫度達(dá)到1400 K 的多種元素系列，與傳統(tǒng)高溫合金相比，難熔高熵合金在使用溫度和綜合力學(xué)性能方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，表2 統(tǒng)計(jì)了部分難熔高熵合金的綜合性能。

3 高熵高溫合金

單相高熵合金雖然具有優(yōu)異的室溫力學(xué)性能，但其高溫強(qiáng)度卻無(wú)法令人滿意。早期難熔高熵合金的密度較高，無(wú)法滿足航空航天領(lǐng)域?qū)p質(zhì)耐高溫結(jié)構(gòu)材料的要求，隨著輕金屬元素Al、Ti 等的加入，難熔高熵合金的密度顯著降低，但在單相基體上形成了析出相?；趥鹘y(tǒng)高溫合金的析出相增強(qiáng)設(shè)計(jì)方法，Lei 等于2015 年提出了高熵高溫合金（high entropy superalloy，HESA）的概念[45]。高熵高溫合金是一類以FCC 或BCC 固溶體為基體，在基體上均勻分布著晶體結(jié)構(gòu)相似的有序第二相的高熵合金，第二相起到析出強(qiáng)化作用。

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是確定最佳試驗(yàn)條件的一種常用方法，它是一種結(jié)合概率論、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，并在此基礎(chǔ)上通過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化正交試驗(yàn)表安排試驗(yàn)方案，對(duì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算分析快速確定出最佳試驗(yàn)方案的方法。正交試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)正交性選取部分有代表性的條件進(jìn)行試驗(yàn)，而不需要對(duì)每一因素水平下的不同條件進(jìn)行試驗(yàn)，大大減少試驗(yàn)的次數(shù)。正交試驗(yàn)首先要做的就是根據(jù)因素水平設(shè)計(jì)相應(yīng)的正交試驗(yàn)表，我們通過利用DPS軟件對(duì)各因素水平進(jìn)行了正交表設(shè)計(jì)，由于激勵(lì)信號(hào)的幅值具有4個(gè)水平，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了一因素四水平+四因素兩水平的正交試驗(yàn)表，表6是設(shè)計(jì)后的正交表。

Yeh 等基于非等摩爾比的Al-Co-Cr-Fe-Ni-Ti合金設(shè)計(jì)了一種密度低于8 g/cm3的高熵高溫合金體系[46]，并利用定向凝固制備出了多種枝晶組織的高熵高溫合金，密度為7.64 g/cm3。這種高熵高溫合金是以固溶FCC 結(jié)構(gòu)的γ 相為基體，L12-γ'析出相均勻分布在基體上且其體積分?jǐn)?shù)達(dá)到46%，這種γ'相的高溫穩(wěn)定性比傳統(tǒng)Ni-Fe 基高溫合金好，這種高溫穩(wěn)定的析出相可以有效的強(qiáng)化高熵高溫合金的室溫和高溫性能。同時(shí)由于Cr 和Al 的加入，可以有效地提高合金的高溫抗氧化能力。呂昭平等系統(tǒng)研究了FCC-FeCoNiCr 高熵高溫合金顯微組織和室溫力學(xué)性能，由于Al 和Ti 的加入使高熵高溫合金的基體上形成了大量的納米尺寸L12析出相，通過熱處理和顯微組織控制，合金的拉伸屈服強(qiáng)度可以達(dá)到1 GPa 以上并保持17%的伸長(zhǎng)率，如圖6 所示，其中納米析出相（L12）的析出強(qiáng)化是主要強(qiáng)化機(jī)制[47]。陳瑞潤(rùn)等設(shè)計(jì)出一種納米尺度析出相增強(qiáng)的雙FCC 晶體結(jié)構(gòu)Co9Cr7Cu36Mn25Ni23（at%）高熵合金，這種高熵合金具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)由于納米顆粒與基體之間的剪切模量失配和晶格畸變，高熵合金的強(qiáng)度提高了419 MPa，同時(shí)由于晶界強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化，這種高熵合金的拉伸屈服強(qiáng)度為401 MPa，伸長(zhǎng)率達(dá)到36%[48]。

表 2 部分難熔高熵合金組織結(jié)構(gòu)、密度及力學(xué)性能[4，11，34-41]Table 2 Mechanical properties，density and crystal structure of some refractory high-entropy alloys[4，11，34-41]

表 2（續(xù)）Table 2（Continued）

此外，元素添加和熱處理也會(huì)影響高熵高溫合金的顯微組織和析出相的形成，Shun 等研究了C、Mo 和Ti 元 素的添加 對(duì)Al0.3CoCrFeNiX（X = C、Mo、Ti）高熵合金顯微組織和時(shí)效強(qiáng)化的影響。鑄態(tài)Al0.3CoCrFeNiX 高熵合金為單一FCC 相固溶體或FCC + 共晶碳化物[49-50]，當(dāng)合金在700 ℃經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效處理后析出了不同結(jié)構(gòu)的第二相，硬度顯著增加。Tsao 等系統(tǒng)研究了L12-γ'析出相對(duì)Ni47.9Al10.2Co16.9Cr7.4Fe8.9Ti5.8Mo0.9Nb1.2W0.4C0.4高熵高溫合金高溫拉伸和蠕變行為的影響，由于γ'析出相的高體積分?jǐn)?shù)和高反向疇界能，這種高熵高溫合金具有優(yōu)異的室溫和高溫性能，其高溫強(qiáng)度接近CMSX-2 高溫合金，通過析出相尺寸和錯(cuò)配度的優(yōu)化進(jìn)一步強(qiáng)化性能，而且高溫蠕變壽命也與部分常規(guī)高溫合金相近[51]。

圖 6 （FeCoNiCr）94Ti2Al4 高熵合金顯微組織與拉伸性能[47] （a）析出增強(qiáng)相與基體的界面高分辨TEM 圖；（b）FeCoNiCr 高熵合金與析出相強(qiáng)化高熵高溫合金拉伸性能Fig. 6 Microstructure and tensile properties of （FeCoNiCr）94Ti2Al4 HEAs[47] （a）high-resolution TEM image showing the interface between one single nano-particle and fcc matrix，with relative FFT patterns；（b）tensile properties of alloys A，B，P1 and P2 at room temperature

2016 年由美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室Senkov 等在CrMo0.5NbTa0.5TiZr 難熔高熵合金的基礎(chǔ)上，用Al 元素代替Cr 元素，制備出密度為7.40 g/cm3的雙BCC 相的針狀納米層狀組織AlMo0.5NbTa0.5TiZr高熵高溫合金，如圖7 所示。AlMo0.5NbTa0.5TiZr高熵高溫合金室溫壓縮屈服強(qiáng)度達(dá)到2000 MPa，壓縮塑性為10%，彈性模量達(dá)到178.6 GPa，即使在1000 ℃條件下，這種高熵合金的壓縮屈服強(qiáng)度也達(dá)到745 MPa。由于這種高熵高溫合金的主元素為難熔元素，因此又被稱為難熔高熵高溫合金（refractory high entropy superalloy）[52]?；贏l-Zr二元體系金屬間化合物的形成能力，系統(tǒng)研究了Al 和Zr 含量的變化對(duì)難熔高熵高溫合金相組成的影響，隨著Al 含量的降低，析出相的形狀發(fā)生明顯變化，而且Zr 含量的降低導(dǎo)致了有序六方相的析出，合金的室溫和高溫性能也顯著降低[53]。王清等根據(jù)價(jià)電子濃度理論設(shè)計(jì)了一種BCC 固溶體為基體的Al0.7CoCrFe2Ni 高熵高溫合金，彌散分布在BCC 基體上的納米析出相（B2）可以起到析出相強(qiáng)化的作用，使其具有優(yōu)異的室溫和高溫力學(xué)性能[54]。

圖 7 AlMo0.5NbTa0.5TiZr 高熵高溫合金晶粒內(nèi)部的雙相網(wǎng)籃層狀結(jié)構(gòu)[52]Fig. 7 High magnification SEM/BSE images of a two-phase basket-weave lamellar structure in AlMo0.5NbTa0.5TiZr refractory high entropy superalloy[52]

4 共晶高熵合金

傳統(tǒng)高熵合金都是FCC 結(jié)構(gòu)或BCC 結(jié)構(gòu)的單相合金，難以兼具高強(qiáng)度和高塑性，Liu 等在研究不含Co 的AlxCrCuFeNi2高熵合金過程中發(fā)現(xiàn)，高熵合金中的FCC/B2 組織與傳統(tǒng)高熵合金明顯不同，存在大量亞微米棒狀B2 相，表現(xiàn)出典型的共晶合金組織特征，而且在過共晶合金中存在類似向日葵形貌的微觀組織，如圖8 所示[55]，但其力學(xué)性能沒有報(bào)道。

高熵合金的鑄造性能差，鑄造宏/微觀偏析嚴(yán)重，限制了高熵合金的工業(yè)化應(yīng)用。為解決高熵合金的這些問題，2014 年Lu 等根據(jù)共晶合金的概念提出了一種具有塑性FCC 相和高強(qiáng)度BCC 相交替的片層或棒狀顯微組織共晶高熵合金設(shè)計(jì)方法[56]。共晶高熵合金兼具了共晶和高熵合金的優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)異的強(qiáng)度和塑性、良好的高溫蠕變抗力、低能相界且組織可控。

圖 8 Al2.2CrCuFeNi2 共晶高熵合金的花朵狀顯微組織[55] （a）花朵狀顯微組織；（b）向日葵狀顯微組織；（c）菊花狀顯微組織Fig. 8 Flower-like microstructures in Al2.2CrCuFeNi2 eutectic high entropy alloy[55] （ a） flower-like microstructures；（b） sunflower-like microstructure in region A in （a）；（c） chrysanthemum-like microstructure

Lu 等采用傳統(tǒng)鑄造方法成功研制出具有共晶結(jié)構(gòu)的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金，具有很好的鑄造性能，顯微組織為均勻細(xì)小的FCC/B2 雙相片層組織。這種規(guī)則的片層結(jié)構(gòu)易于位錯(cuò)的堆積和軟硬相的更替，因此其共晶高熵合金的室溫抗拉強(qiáng)度為944 MPa，伸長(zhǎng)率為25.6%；在600 ℃和700 ℃時(shí)該共晶高熵合金的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別達(dá)到806 MPa、33.7%和538 MPa、22.9%，而且經(jīng)過熱處理后強(qiáng)度更高，綜合力學(xué)性能顯著高于NiAl 基高溫合金，如圖9[56-58]。Wani 等對(duì)AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金進(jìn)行低溫軋制和退火處理后，在FCC 片層內(nèi)部形成了納米尺寸的再結(jié)晶FCC 晶粒和片狀B2 有序結(jié)構(gòu)，由于層狀復(fù)合組織的協(xié)同效應(yīng)顯著強(qiáng)化合金的力學(xué)性能，使合金的拉伸屈服強(qiáng)度達(dá)到1437 MPa，伸長(zhǎng)率在14%左右[59-61]。Lu 等根據(jù)元素的混合焓和等原子率，用Zr、Nb、Hf 和Ta 元素取代AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金中的Al元素，設(shè)計(jì)出一系列的共晶高熵合金，顯微組織均為細(xì)小的片層，并且具有很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[62]。Rogal等研究具有BCC 相和HCP 相的片層結(jié)構(gòu)Nb25Sc25Ti25Zr25四元共晶高熵合金，鑄態(tài)條件下具有很好的強(qiáng)度和塑性，但在高溫退火時(shí)，α 相發(fā)生粗化，合金性能降低[63]。Tan 等研究了一種具有共晶-枝晶凝固模式的鑄態(tài)CoCrFeNiMnPd共晶高熵合金，由富CoCrFeNiPd 的FCC 相和Mn7Pd9四方相組成，這主要是由于高熵合金的緩慢擴(kuò)散效應(yīng)有助于非平衡凝固組織的穩(wěn)定[64]。Wang 等根據(jù)具有共晶點(diǎn)的二元相圖，設(shè)計(jì)了預(yù)期具有高強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的CoCrFeNiNbx共晶高熵合金并研究Nb 含量的影響，CoCrFeNiNbx共晶高熵合金的顯微組織是塑性FCC 相和脆性Laves 相組成的細(xì)小片層結(jié)構(gòu)，CoCrFeNiNb0.5共晶高熵合金具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，壓縮斷裂強(qiáng)度達(dá)到2300 MPa，伸長(zhǎng)率達(dá)到23.6 %[65-66]。

圖 9 典型共晶高熵合金與NiAl 基合金力學(xué)性能對(duì)比[56] （a）室溫拉伸性能；（b）高溫強(qiáng)度；（c）斷裂應(yīng)力與屈服應(yīng)力之比Fig. 9 Comparison of mechanical properties between AlCoCrFeNi2.1 EHEA and non-EHEAs， comprising NiAl-base alloys[56]（a） room-temperature tensile properties；（b） high-temperature strength；（c） ratio of fracture stress to yield stress （proof stress）

5 高熵非晶合金

根據(jù)Inoue’s 的非晶形成經(jīng)驗(yàn)判據(jù)，由三種以上元素組成是一條重要的標(biāo)準(zhǔn)，這與高熵合金的多主元設(shè)計(jì)準(zhǔn)則相符[67]。2002 年，Ma 等在Ti-Zr-Hf-Cu-M（M = Fe，Co，Ni）合金的非晶形成能力研究中發(fā)現(xiàn)，參考Greer 的“混淆準(zhǔn)則”制備出等含量的Cu20Hf20Ni20Ti20Zr20非晶合金，根據(jù)后來(lái)提出的高熵合金的概念，可以認(rèn)為Cu20Hf20Ni20Ti20Zr20是第一種報(bào)道的高熵非晶合金（HE-BMG）[68]。因此高熵非晶合金被定義為由五種或者五種以上元素等/近等原子比形成的非晶合金，與傳統(tǒng)單一主元素的非晶合金相比，高熵非晶合金具有更高的混合熵。高熵合金中固溶體相和非晶相的生成主要取決于原子尺寸分散性和混合焓兩個(gè)物理參數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)原子尺寸分散性大于0.064，混合焓小于-12.2 kJ/mol 時(shí)，高熵合金會(huì)形成高熵非晶合金[69]。高熵非晶合金的出現(xiàn)，極大地?cái)U(kuò)展了非晶合金的應(yīng)用，其在磁制冷、軟磁性、生物醫(yī)用、比強(qiáng)度等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)[70-74]。

近十年來(lái)，高熵非晶合金也有了廣泛的研究。2011 年Gao 等將高熵的概念引入非晶合金領(lǐng)域，并基于高熵合金的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則研制出一系列的非晶合金，與傳統(tǒng)非晶合金相比，所研制的Sr20Ca20Yb20Mg20Zn20，Sr20Ca20Yb20（Li0.55Mg0.45）20Zn20和 Sr20Ca20Yb20Mg20Zn10Cu10等高熵非晶合金仍具有優(yōu)異的非晶形成能力[74]。由于其多主元元素的成分，在元素成分以及性能混合準(zhǔn)則的影響下，表現(xiàn)出很多獨(dú)特的物理和力學(xué)性能[75]，如Sr20Ca20Yb20（Li0.55Mg0.45）20Zn20高熵非晶合金的Tg溫度已經(jīng)接近室溫，表現(xiàn)出優(yōu)異的橡皮泥機(jī)械性能，在壓縮過程中出現(xiàn)明顯的穩(wěn)定塑性變形階段，且其彈性模量?jī)H為16 GPa，如圖10。FeSiBAlNiNb 高熵非晶合金具有更好的熱穩(wěn)定性（Nb 和B 元素的作用）和低矯頑力的軟磁性能（Fe 和Ni 元素的作用）[75]，Pd20Pt20Cu20Ni20P20高熵非晶合金在Pd 和Pt 元素的作用下具有很高的非晶形成能力[76]，而Ti20Zr20Cu20Ni20Be20高熵非晶合金在Ti，Zr 和Ni 的作用下表現(xiàn)出高達(dá)2315 MPa 的斷裂強(qiáng)度[77]，在Ga65Mg15Zn20中加入Sr 和Yb 可以獲得具有優(yōu)異骨生長(zhǎng)和新骨形成能力的CaMgZnSrYb高熵非晶合金，這種新的高熵非晶合金具有與皮質(zhì)骨相近的彈性模量，而且Sr 和Yb 的加入大大改善了合金的耐腐蝕性能[73]。

圖 10 Sr20Ca20Yb20（Li0.55Mg0.45）20Zn20 高熵非晶合金楊氏模量和剪切模量與系列非晶合金比較[72，75]Fig. 10 Comparison of Young’s modulus and shear modulus of a series of MGs and Sr20Ca20Yb20（Li0.55Mg0.45）20Zn20 HEBMG[72,75]

研究證明加入化學(xué)性質(zhì)相似的元素可以增強(qiáng)高熵非晶合金的非晶形成能力，如在Ti20Zr20Cu20Ni20Be20高熵非晶合金中加入與Zr 化學(xué)性質(zhì)相似的Hf 元素，可以形成TiZrHfCuNiBe 六元高熵合金，顯著降低合金的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，使六元高熵非晶合金具有更大的非晶形成能力[78]。在FeSiBAlNi高熵合金中加入適量的Co 和Cu 可以使固溶體結(jié)構(gòu)的高熵合金轉(zhuǎn)變成完全的高熵非晶合金[79]。

6 高熵陶瓷

2014 年Murty 等指出在陶瓷中也會(huì)存在混合熵效應(yīng)，提出了高熵陶瓷的概念，并認(rèn)為高熵陶瓷具有優(yōu)異的物理和力學(xué)性能[80]，但早期研究主要集中在高熵氮化物和高熵碳化物涂層方面。高熵陶瓷具有優(yōu)異的摩擦性能、抗氧化能力和耐腐蝕性能，通過沉積氮化物涂層可以為材料提供高質(zhì)量的保護(hù)涂層，如（AlCrTaTiZr）N、（AlCrMoSiTi）N、（AlMoNbSiTaTiVZr）N 等[81-85]，這些氮化物都是單一相的固溶體。這些二元氮化物固溶體均由單元素靶材形成并具有高構(gòu)型熵，因此將這種氮化物涂層定義為高熵氮化物。Hsieh 通過磁控濺射的方法制備了（Al23.1Cr30.8Nb7.7Si7.7Ti30.7）N50和（Al29.1Cr30.8Nb11.2Si7.7Ti21.2）N50兩種高熵氮化物涂層，這兩種具有優(yōu)異抗氧化能力的涂層都是單一的NaCl型結(jié)構(gòu)[86]。Braica 采用磁控濺射在生物醫(yī)用TC4合金上制備了一種高熵氮化物涂層（TiZrNbHfTa）N 和一種高熵碳化物涂層（TiZrNbHfTa）C，其中高熵碳化物是一種具有納米晶結(jié)構(gòu)的FCC 固溶體相和α-C 相的混合物，氮化物涂層和碳化物涂層都有效地提高了基體TC4 合金摩擦性能和耐腐蝕性能[87]。Mayrhofer 利用物理氣相沉積的方法通過相應(yīng)的硼化物復(fù)合靶材制備了（Zr、Ti、Hf、V、Ta）B2高熵硼化物，其硬度高于三元和二元硼化物，但其高溫穩(wěn)定性較差[88]。Gild 等采用機(jī)械球磨和放電等離子燒結(jié)的方法研制出（Hf0.2Zr0.2Ta0.2Mo0.2Ti0.2） B2、 （ Hf0.2Zr0.2Mo0.2Nb0.2Ti0.2） B2、 （ Hf0.2Mo0.2Ta0.2Nb0.2Ti0.2）B2等多種高熵硼化物陶瓷粉末，對(duì)各元素在高熵硼化物中的占位進(jìn)行研究并建立晶體結(jié)構(gòu)模型，如圖11所示[89]。由于高熵材料的雞尾酒效應(yīng)，這種高熵硼化物陶瓷可能會(huì)在超導(dǎo)、電性能等方面具有優(yōu)異的性能。

圖 11 高熵金屬二硼化物晶體結(jié)構(gòu)模型[89]Fig. 11 Crystal structure model of high-entropy metal diborides[89]

圖 12 Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2O 高熵氧化物陶瓷XRD 圖譜 （a），N 組分固溶體計(jì)算構(gòu)型熵與第N 組元的摩爾百分比的函數(shù)（b），預(yù)期最大構(gòu)型熵的等摩爾組成（c～g）[90]Fig. 12 X-ray diffraction analysis for a composition series Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2O （a），calculated configurational entropy in an N-component solid solutions as a function of mol% of the Nth component（b），and partial phase diagrams showing the transition temperature to single phase as a function of composition （solvus） in the vicinity of the equimolar composition where maximum configurational entropy is expected（c-g）

2015 年Rost 等成功研制出具有巖鹽型LiTiO結(jié)構(gòu)的Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2O 單相高熵氧化物陶瓷[90]，發(fā)現(xiàn)無(wú)序構(gòu)型可以促進(jìn)多相混合物和五種二元氧化物的單相固溶體之間的可逆轉(zhuǎn)變，缺少任何一種金屬元素都不會(huì)形成單相固溶體，如圖12的XRD 圖譜所示。Luo 采用粉末冶金法制備出具有單一鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)（ABO3）的高熵氧化物陶瓷：X（Zr0.2Sn0.2Ti0.2Hf0.2M0.2）O3和（X 為Sr、Ba；M 為Mn、Nb、Ce 或Y），其施密特因子接近1，而且隨著添加元素的改變，高熵氧化物陶瓷可以在很大的溫度范圍內(nèi)形成[15]。Djenadica 等對(duì)霧化熱解法制備的高熵稀土氧化物陶瓷納米粉末熱穩(wěn)定性進(jìn)行研究[91]，發(fā)現(xiàn)這種等摩爾比高熵陶瓷粉末是由CaF2型晶體結(jié)構(gòu)的單相組成，鈰正離子在退火處理過程中對(duì)高熵稀土氧化物陶瓷的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面起到關(guān)鍵作用，而且認(rèn)為單相高熵稀土氧化物陶瓷形成過程中單一元素取代熵成為主導(dǎo)因素，這一發(fā)現(xiàn)與Rost 等在Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2O 單相高熵氧化物陶瓷中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象相似。

7 高熵金屬間化合物

高熵合金的高混合熵雖然抑制了金屬間化合物的形成，但在部分高熵合金中仍存在少量的金屬間化合物析出相，細(xì)小的金屬間化合物析出相可有效地改善高熵合金的力學(xué)性能[3，92-93]。Liu 通過控制有序無(wú)序相變和元素分配實(shí)現(xiàn)了納米尺寸析出物的形成，在FCC 結(jié)構(gòu)高熵合金中引入韌性多組元金屬間化合物納米析出相，充分發(fā)揮了納米金屬間化合物析出相的強(qiáng)化作用，使高熵合金具有較高的強(qiáng)韌性。在高熵高溫合金中由于L12-γ′、B2 等金屬間化合物析出相的強(qiáng)化作用，使高熵高溫合金具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，而且在一些高熵高溫合金中金屬間化合物析出相的比例可達(dá)到46%，使其抗拉強(qiáng)度可以超過Inconel 617[3]。金屬間化合物比強(qiáng)度和比剛度高、抗氧化性能好、高溫力學(xué)性能優(yōu)異，然而金屬間化合物的室溫脆性嚴(yán)重制約了其作為結(jié)構(gòu)材料的工程應(yīng)用。

借鑒高熵材料的設(shè)計(jì)理念，孔凡濤在2017年首次提出了高熵金屬間化合物（high entropy intermetallics，HEIs）概念[94-95]，將高熵金屬間化合物定義為一類至少某一亞點(diǎn)陣由3 種或3 種以上原子按（近）等摩爾比隨機(jī)占據(jù)的具有長(zhǎng)程有序晶體結(jié)構(gòu)的金屬間化合物，其金屬間化合物相（主相）的體積分?jǐn)?shù)至少75%以上。傳統(tǒng)金屬間化合物原子排列高度有序，因此其組態(tài)熵近似為0，而多主元化后金屬間化合物的某一亞點(diǎn)陣存在著多種原子隨機(jī)占位，混亂度得到了提高，此時(shí)組態(tài)熵值不再為0。因此，高熵金屬間化合物是由金屬間化合物的亞點(diǎn)陣多主元化而來(lái)，這樣的多主元化會(huì)導(dǎo)致其熵值顯著增加。高熵金屬間化合物中同一亞點(diǎn)陣上各主元含量多為（近）等摩爾比，異類亞點(diǎn)陣上各總主元含量比依化學(xué)式的化學(xué)計(jì)量比而定，且主元存在特定亞點(diǎn)陣占位傾向，與高熵合金晶格中各主元的隨機(jī)占位完全不同。典型高熵金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)模型如圖13～15 所示[95]。

高熵金屬間化合物中不同種類的原子間具有強(qiáng)鍵合，位錯(cuò)可動(dòng)性降低。熱力學(xué)上金屬間化合物混合焓/生成焓較低（負(fù)值），而亞點(diǎn)陣多主元使熵值明顯增高，根據(jù)熱力學(xué)吉布斯-亥姆霍茲方程ΔG =ΔH-TΔS，較高組態(tài)熵值和較低混合焓/生成焓，必然導(dǎo)致Gibbs 自由能下降，有利于高熵金屬間化合物形成及其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。動(dòng)力學(xué)上其擴(kuò)散機(jī)制可能兼具固溶體和化合物兩種擴(kuò)散方式，在同一亞點(diǎn)陣內(nèi)部可以空位和間隙原子隨機(jī)跳躍進(jìn)行，在兩類亞點(diǎn)陣之間可能為空位擴(kuò)散機(jī)制，包括雙空位擴(kuò)散機(jī)制和環(huán)形擴(kuò)散機(jī)制，這種較難的擴(kuò)散機(jī)制，加上晶格畸變的阻礙等因素，會(huì)使其原子擴(kuò)散更為困難。因此無(wú)論從鍵合還是從熱力學(xué)動(dòng)力學(xué)角度，高熵金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，適于用作高溫結(jié)構(gòu)材料。

圖 13 L12 結(jié)構(gòu)高熵金屬間化合物晶體結(jié)構(gòu)模型[95] （a）第I 類高熵金屬間化合物；（b）第II 類高熵金屬間化合物；（c）第Ⅲ類高熵金屬間化合物Fig. 13 Crystal structure model of L12 structure high entropy intermetallics[95] （a） I type high entropy intermetallics；（b） II type high entropy intermetallics；（c） III type high entropy intermetallics

圖 14 B2 結(jié)構(gòu)高熵金屬間化合物晶體結(jié)構(gòu)模型[95] （a）第I 類高熵金屬間化合物；（b）第II 類高熵金屬間化合物Fig. 14 Crystal structure model of B2 structure high entropy intermetallics[95] （a） I type high entropy intermetallics；（b） IItype high entropy intermetallics

圖 15 D019 結(jié)構(gòu)高熵金屬間化合物晶體結(jié)構(gòu)模型[95] （a）第I 類高熵金屬間化合物；（b）第II 類高熵金屬間化合物；（c）第Ⅲ類高熵金屬間化合物Fig. 15 Crystal structure model of D019 structure high entropy intermetallics[95] （a） I type high entropy intermetallics；（b） II type high entropy intermetallics；（c） III type high entropy intermetallics

基于第三組元的占位規(guī)律和偽二元相形成條件并結(jié)合“Hume-Rothery 規(guī)則”，對(duì)高熵金屬間化合物進(jìn)行成分設(shè)計(jì)，提出了高熵金屬間化合物元素的基本選擇規(guī)律,建立了高熵金屬間化合物組態(tài)熵（ΔSconf）、價(jià)電子濃度（VEC）、混合焓（ΔHmix）和原子半徑差（δ）等參量的計(jì)算模型，設(shè)計(jì)出一系列主相為簡(jiǎn)單晶體結(jié)構(gòu)的高熵金屬間化合物，如（X1，X2，…，Xn）3Al（X = Fe、Co、Ni 和Cr）系高熵金屬間化合物（主相為B2 結(jié)構(gòu)）、Ni3（X1，X2，…，Xn）（X =Al、Si、Ti、Mn、Fe、V 和Cr）系高熵金屬間化合物（主相為L(zhǎng)12結(jié)構(gòu)）以及（Co,Ni）3（X1，X2，…，Xn）（X =Al、Si、Ti、Mn、Fe、V 和Cr）系高熵金屬間化合物（主相為L(zhǎng)12結(jié)構(gòu)）[95]。研究發(fā)現(xiàn)，幾種成分的鑄態(tài)高熵金屬間化合物不但強(qiáng)度較高，而且室溫塑性不低。金屬間化合物強(qiáng)度和塑性不能兼得的難題，有可能在特定成分的高熵金屬間化合物中獲得解決，這必然會(huì)極大促進(jìn)金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料的工程應(yīng)用。

8 結(jié)束語(yǔ)

高熵材料已經(jīng)從早期的單相高熵合金發(fā)展成包含具有增強(qiáng)相的高熵高溫合金、共晶高熵合金、高熵非晶合金、高熵陶瓷以及高熵金屬間化合物等多種材料體系，打破了傳統(tǒng)的材料設(shè)計(jì)理念，擴(kuò)展了材料設(shè)計(jì)的成分范圍。多主元高熵材料具有很多傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料和功能材料所不具備的優(yōu)異性能，如高溫及低溫高強(qiáng)韌性、耐腐蝕、耐磨、熱性能和電性能等，為突破材料科學(xué)領(lǐng)域的瓶頸提供了重要的途徑。

盡管在不同成分高熵材料的制備工藝和組織性能方面取得大量的研究成果，但高熵材料成分組合復(fù)雜多變，成分設(shè)計(jì)理論體系仍不完善，高通量計(jì)算與制備方法可望成為設(shè)計(jì)這類多主元材料的重要快捷手段。

作為一類新提出的材料，高熵金屬間化合物的相關(guān)研究還遠(yuǎn)不夠系統(tǒng)深入。金屬間化合物種類繁多，目前已知的二元金屬間化合物就超過1 萬(wàn)個(gè)，可預(yù)測(cè)的三元金屬間化合物超過50 萬(wàn)個(gè)，四元金屬間化合物理論上有1000 萬(wàn)個(gè)以上，可想而知，多主元化形成的高熵金屬間化合物的種類也不會(huì)太少，需要深入挖掘，可能會(huì)產(chǎn)生一系列高性能材料。高熵金屬間化合物的應(yīng)用不僅僅局限在高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，由于金屬間化合物在功能材料領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，可以預(yù)測(cè)高熵金屬間化合物在熱電、超導(dǎo)、催化、磁性、貯氫、形狀記憶等功能材料領(lǐng)域也會(huì)得到很好地發(fā)展。

高熵材料應(yīng)用潛力的多元化，需要在建立高熵材料組織性能關(guān)系的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究鑄造、粉末冶金、塑性加工、焊接等成形加工技術(shù)，為高性能高熵材料在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。