袁戰(zhàn)偉，馬 哲，沈秋燕，馬新凱，劉 歡

(1.長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710064)(2. 西南交通大學(xué) 材料先進(jìn)技術(shù)教育部重點實驗室，四川 成都 610031)

1 前 言

顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有高比剛度、高比強(qiáng)度、耐磨損、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于航空航天、運輸和制造業(yè)等領(lǐng)域[1-3]。傳統(tǒng)的陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料存在陶瓷顆粒與金屬基體界面潤濕性差、熱膨脹系數(shù)不匹配等問題，使得復(fù)合材料中的強(qiáng)化相擴(kuò)散困難，與基體材料不能完全混溶，陶瓷顆粒與金屬基體的界面結(jié)合較差，導(dǎo)致復(fù)合材料塑性和韌性不足[4]。而且當(dāng)陶瓷顆粒體積分?jǐn)?shù)達(dá)到臨界值時，很難通過常規(guī)方法將細(xì)小的陶瓷顆粒均勻分散在金屬基體中。當(dāng)采用金屬玻璃(如Zr基、Al基、Mg基等)顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料時，雖然有較好的界面結(jié)合，但金屬玻璃由于晶化溫度低等因素[5]，高溫下非晶相容易結(jié)晶，導(dǎo)致強(qiáng)化相與基體間的界面穩(wěn)定性遭到破壞，使復(fù)合材料容易發(fā)生斷裂，而在低溫?zé)Y(jié)過程中難以獲得較高的燒結(jié)質(zhì)量[6， 7]。近年來，高熵合金(high-entropy alloy，HEA)的研究逐漸引起關(guān)注，其具有超高強(qiáng)度和延展性，良好的熱穩(wěn)定性和高溫力學(xué)性能，較高的耐磨性和耐腐蝕性等優(yōu)異性能[8， 9]。相較于陶瓷顆粒，高熵合金顆粒與金屬基體的界面間產(chǎn)生了穩(wěn)定的冶金結(jié)合，并形成了擴(kuò)散層，使高熵合金顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面潤濕性和相容性優(yōu)于陶瓷顆粒。而相較于金屬玻璃顆粒，高熵合金顆粒具有良好的熱穩(wěn)定性，使強(qiáng)化相成分及特性在加工過程中保持穩(wěn)定，不會由于溫度的變化導(dǎo)致復(fù)合材料成分和特性發(fā)生改變。在諸多高熵合金顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中，高熵合金顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有開發(fā)范圍廣、線膨脹系數(shù)小、耐蝕性好、強(qiáng)度高和塑性良好等優(yōu)點[6， 10， 11]。因此，其作為一種高性能、低成本的顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，在航空航天、汽車行業(yè)、建筑材料和電子工業(yè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。高熵合金顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法、界面及顆粒特征對復(fù)合材料微觀形貌和力學(xué)性能的影響是近年來新型金屬基復(fù)合材料的研究重點，國內(nèi)西安工業(yè)大學(xué)陳建課題組[3, 6, 12, 13]、華南理工大學(xué)陳維平課題組[2, 14-18]和朱德智課題組[19-23]、華中科技大學(xué)劉鑫旺課題組[7, 10]，以及國外新加坡國立大學(xué)Gupta團(tuán)隊[24， 25]等學(xué)者及其團(tuán)隊開展了相關(guān)研究，推進(jìn)了高熵合金顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的研究與發(fā)展進(jìn)度。

2 高熵合金的性能研究

高熵合金是由5種或5種以上等量或大約等量金屬元素形成的合金材料，其最佳組成元素的個數(shù)n介于5～13之間，且每種元素的含量應(yīng)介于5%～35%之間[26]。由于高混合熵效應(yīng)的影響，高熵合金傾向于形成簡單固溶體結(jié)構(gòu)(FCC結(jié)構(gòu)、BCC結(jié)構(gòu)或混合型結(jié)構(gòu))，不會形成許多復(fù)雜相。正是這種效果使高熵合金具有優(yōu)異的強(qiáng)度-延展性組合、高抗疲勞性、優(yōu)異的斷裂韌性、出色的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的耐磨性、耐腐蝕性、抗輻照性、良好的電學(xué)和磁學(xué)性能以及獨特的變形行為[27]，可以應(yīng)用到各種不同環(huán)境中，具有重要的實用和研究價值。

根據(jù)Miracle等[28]和Murty等[29]的理論，高熵合金的特殊性質(zhì)主要來源于4個核心效應(yīng)：高熵效應(yīng)、遲滯擴(kuò)散效應(yīng)、晶格畸變效應(yīng)和雞尾酒效應(yīng)。目前，隨著對高熵合金性能的深入研究與發(fā)掘，研究人員所關(guān)注的高熵合金種類也在不斷增加，如AlxCoCrFeNi、AlxCoCrCuFeNi、AlxCoCrFeNiTi、TixCoCrCuFeNi、AlxTiVCrMnFeCoNiCu、CuNiAlCoCrFeTiMo、AlCoCrCuFeNiSi等。其中，對AlxCoCrFeNi系高熵合金的性能研究較為廣泛，研究發(fā)現(xiàn)其微觀結(jié)構(gòu)和硬度會隨著Al元素含量的增加而變化，BCC結(jié)構(gòu)的AlCoCrFeNi的屈服強(qiáng)度可達(dá)1500 MPa(見表1)[30]。低Al含量的AlxCoCrFeNi系高熵合金傾向于形成FCC結(jié)構(gòu)，隨著Al含量的增加，會導(dǎo)致BCC相與FCC相一起析出，BCC相的體積分?jǐn)?shù)隨著Al元素含量的增加而增加，而對于高Al含量AlxCoCrFeNi系高熵合金，只有BCC相是穩(wěn)定的。劉冠[31]使用原子探針層析技術(shù)和透射電子顯微鏡照片相結(jié)合的方法觀察了AlCoCrFeNi高熵合金的鑄態(tài)組織，如圖1所示，合金中枝晶和枝晶間有明顯的區(qū)別，分別以富含Al-Ni的基體和富含Cr-Fe的沉淀物的形式存在。Peng等[32]在使用激光熔化沉積技術(shù)制備的Al0.3CoCrFeNi高熵合金中，也發(fā)現(xiàn)了具有L12有序結(jié)構(gòu)的納米沉淀存在。近年來，隨著社會的快速發(fā)展和高熵合金材料在各個行業(yè)間的廣泛應(yīng)用，目前研究成熟的高熵合金體系已經(jīng)不能滿足實際生產(chǎn)中日益增長的需求。例如，核電站中核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料被要求在700 ℃以上仍能保持較高強(qiáng)度的同時還能保持低反應(yīng)性，以此保障核反應(yīng)堆高溫運行時的安全。雖然AlCoCrFeNi和TiCoCrFeNi高熵合金均表現(xiàn)出優(yōu)異的室溫抗拉強(qiáng)度(≥1500 MPa)。但隨著使用溫度的升高，CoCrFeNi系高熵合金的強(qiáng)度會迅速降低，特別是當(dāng)溫度升高至1000 ℃時，其強(qiáng)度甚至?xí)档偷?00 MPa以下[33]。此外，目前大多數(shù)廣泛應(yīng)用的高熵合金體系都具有高強(qiáng)度，但同時較高的密度使其在機(jī)械設(shè)備輕量化設(shè)計中的應(yīng)用處處受到限制。因此，研究人員在不懈的努力下，陸續(xù)設(shè)計出了許多具有特殊性能的新型高熵合金來解決這些在實際問題。Xian等[33]采用真空電弧熔煉法制備了具有優(yōu)良高溫性能的V35Ti35Fe15Cr10Zr5新型高熵合金，其在700 ℃時的壓縮屈服強(qiáng)度可以達(dá)到788.7 MPa。當(dāng)溫度升高到900 ℃時，其壓縮屈服強(qiáng)度仍能保持在224.8 MPa左右，同時其壓縮應(yīng)變可由3.24%升高至12%。因此，該高熵合金可以在900 ℃或以上溫度進(jìn)行熱鍛，細(xì)化高熵合金的晶粒，進(jìn)一步提高材料的力學(xué)性能。Yan等[34]使用電弧熔煉法制備了具有富Zr納米沉淀物的(Zr0.5Ti0.35Nb0.15)80Al20高熵合金，其冷軋后的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到1803 MPa，高于大多數(shù)已知的具有BCC結(jié)構(gòu)的高熵合金材料，而且其拉伸應(yīng)變?nèi)阅鼙３衷?.1%左右。此外，與其他類型高熵合金相比，(Zr0.5Ti0.35Nb0.15)80Al20高熵合金的密度僅為5.58 g·cm-3，適用于輕量化零部件的設(shè)計。

表1 部分典型的高熵合金成分、相、力學(xué)性能和加工工藝[30]

圖1 AlCoCrFeNi高熵合金鑄態(tài)組織的TEM照片[31]：(a)枝晶間，(b)枝晶；A表示富Al-Ni相，B表示富Cr-Fe相Fig.1 TEM images of as-cast microstructure of AlCoCrFeNi alloy[31]: (a)interdendritic, (b)dendrite; A represents the rich Al-Ni phase，B represents rich Cr-Fe phase

3 高熵合金增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備及性能研究

2020年，Li等[35]使用攪拌摩擦加工技術(shù)在AA5083-H111鋁合金板表面制備了Al0.8CoCrFeNi高熵合金顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，研究中發(fā)現(xiàn)Al0.8CoCrFeNi高熵合金的熱膨脹系數(shù)與金屬基體相近，在攪拌摩擦加工制備過程中未出現(xiàn)相變，因此認(rèn)為高熵合金適于用作金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)相。目前，將高熵合金作為增強(qiáng)顆粒來制備金屬基復(fù)合材料的相關(guān)研究已經(jīng)取得一些成果，已報道的CoCrFeNi系[3，6，7，10，35，36，38]、AlCoCuFeNi系[20，23]、AlCuFeNiCo(Cr)系等高熵合金顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料均獲得了較好的強(qiáng)度及塑性。如Chen等[6]選用具有高強(qiáng)度(斷裂強(qiáng)度3531 MPa)和良好塑性(壓縮應(yīng)變24.5%)的AlCoCrFeNi高熵合金作為增強(qiáng)顆粒，采用粉末冶金法制備的高熵合金顆粒增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料屈服強(qiáng)度相較于基體材料提高了160%以上，延伸率可達(dá)15%。Tan等[37]選擇具有高強(qiáng)度和良好塑性的Al0.6CoCrFeNi高熵合金作為增強(qiáng)體，采用放電等離子燒結(jié)工藝制備了高熵合金顆粒增強(qiáng)Al65Cu16.5Ti18.5基非晶復(fù)合材料，其屈服強(qiáng)度可達(dá)(3120±80)MPa，比非晶材料屈服強(qiáng)度(1700 MPa)提高了80%以上，且塑性也得到了改善。Praveen等[39]選用具有優(yōu)異力學(xué)性能的Al-Cu-Mg高熵合金作為增強(qiáng)體，采用攪拌鑄造工藝制備了高熵合金顆粒增強(qiáng)Al基復(fù)合材料，當(dāng)高熵合金體積分?jǐn)?shù)達(dá)到15%時，復(fù)合材料屈服強(qiáng)度達(dá)到了405.78 MPa，而楊氏模量達(dá)到了102.69 GPa，與純AA2024Al試樣相比，分別提高了48.96%和23.91%。Wang等[40]采用選區(qū)激光熔化技術(shù)制備的Al0.9CoCrFeNi高熵合金顆粒增強(qiáng)Al基復(fù)合材料的最大壓縮強(qiáng)度可以達(dá)到901 MPa，0.2%殘余變形屈服強(qiáng)度可以達(dá)到515 MPa。Zhang等[41]采用超聲鑄造技術(shù)制備了1.5% AlCoCrFeNi高熵合金顆粒增強(qiáng)Al基復(fù)合材料(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，其極限抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度與純2219Al試樣相比分別提高了73.07%和91.12%，達(dá)到了217.42和120.56 MPa。當(dāng)高熵合金顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3.0%時，復(fù)合材料的維氏硬度與純2219Al試樣(82.4HV)相比提高了約46.23%。下文主要從制備方法、界面以及顆粒特征對復(fù)合材料產(chǎn)生的影響3個方面介紹高熵合金增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的研究進(jìn)展。

3.1 高熵合金增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法

復(fù)合材料制備工藝的選擇在增強(qiáng)體與基體的結(jié)合中擔(dān)任著重要角色，用于制備高熵合金增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的方法可大致分為液態(tài)法和固態(tài)法2種。液態(tài)法是將處于熔融狀態(tài)下的金屬基體與增強(qiáng)體混合而形成金屬基復(fù)合材料，其中攪拌鑄造是最傳統(tǒng)、最經(jīng)濟(jì)的液態(tài)制備工藝，其操作簡單、生產(chǎn)效益高。Praveen等[39]通過攪拌鑄造工藝制備高熵合金顆粒增強(qiáng)2024Al基復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的強(qiáng)度和楊氏模量等力學(xué)性能都得到了顯著提高。固態(tài)法制備過程中，由于制備溫度較低，處于固態(tài)的金屬基體與增強(qiáng)體混合而形成新的復(fù)合材料，能有效減弱基體與強(qiáng)化相之間的界面反應(yīng)，且制備的復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能。其中粉末冶金法是最早用于制備金屬基復(fù)合材料的加工工藝方法，該方法制備的復(fù)合材料顆粒分布均勻，但成本較高。Chen等[6]通過粉末冶金法制備了AlCoCrFeNi高熵合金增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料，其表面形貌SEM照片如圖2a所示。發(fā)現(xiàn)在燒結(jié)過程中，Cu基復(fù)合材料中的AlCoCrFeNi高熵合金中沒有出現(xiàn)晶粒生長和金屬間相，并且AlCoCrFeNi高熵合金與金屬玻璃相比具有更好的強(qiáng)化效果。此外，高熵合金增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法還有擠壓鑄造、等離子放電燒結(jié)、攪拌摩擦加工、超聲鑄造、噴涂鑄造、增材制造等[3， 11， 15， 35， 40, 41]，其中增材制造法和擠壓鑄造法制備高熵合金顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的表面形貌SEM照片如圖2b和2c所示。Lu等[15]采用擠壓鑄造法制備了HEA-7075Al和SiC-7075Al復(fù)合材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高熵合金顆粒經(jīng)擠壓鑄造和T6熱處理后仍為納米晶，具有良好的熱穩(wěn)定性，其中高熵合金顆粒與Al基體之間良好的界面保證了HEA-7075Al復(fù)合材料具有足夠的延展性和高強(qiáng)度。Li等[35]和Yang等[42]通過摩擦攪拌工藝制備的高熵合金顆粒增強(qiáng)Al基復(fù)合材料，具有較高的硬度、屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度，同時具有良好的延展性。

圖2 不同工藝制備的高熵合金顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料在不同工藝下的SEM照片：(a)粉末冶金法[6]，(b)增材制造法[11]，(c)擠壓鑄造法[15]Fig.2 SEM images of high entropy alloy reinforced metal matrix composites prepared by different processes: (a)powder metallurgy[6],(b)additive manufacturing[11],(c)squeeze casting[15]

3.2 界面對高熵合金增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的影響

界面是基體和增強(qiáng)顆粒通過機(jī)械、物理或者化學(xué)作用形成的具有一定厚度的區(qū)域[43]。良好的界面結(jié)合可以將基體上的載荷有效地傳遞到增強(qiáng)體上，提高基體承載能力。此外，界面的阻斷效應(yīng)能夠防止裂紋擴(kuò)展、延緩應(yīng)力集中，從而對復(fù)合材料起到強(qiáng)化作用。研究發(fā)現(xiàn)，界面特征對復(fù)合材料的強(qiáng)度、斷裂應(yīng)變、彈性模量等力學(xué)性能具有顯著影響。朱德智等[23]研究表明，高熵合金顆粒和Al基體之間良好的界面結(jié)合狀態(tài)使得復(fù)合材料具有較高的綜合力學(xué)性能。Praveen等[39]研究認(rèn)為，均勻光滑的界面可以有效傳遞載荷，是獲得具有較高強(qiáng)度和良好延展性的高熵合金增強(qiáng)Al基復(fù)合材料的重要條件。由于高熵合金顆粒和基體之間溶質(zhì)濃度的差異，燒結(jié)過程能夠促進(jìn)兩者之間元素的相互擴(kuò)散[37]，從而形成有效的界面層。Meng等[38]認(rèn)為高熵合金顆粒具有較高的混合熵，這是增強(qiáng)體與基體之間良好界面結(jié)合的原因。Liu等[3]通過放電等離子燒結(jié)工藝制備了AlCoCrFeNi顆粒增強(qiáng)Al基復(fù)合材料，并且通過透射電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)界面層為FCC結(jié)構(gòu)(如圖3所示)，而且界面層的厚度會隨著燒結(jié)溫度的升高而增加。含有界面層的復(fù)合材料相對于無界面層復(fù)合材料具有更高的屈服強(qiáng)度和壓縮應(yīng)變。作者課題組近幾年也做了相關(guān)研究[44， 45]，采用不同的熱處理條件研究了界面對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，如圖4所示。研究發(fā)現(xiàn)，隨著熱處理溫度和時間的變化，顆粒與基體的界面結(jié)合狀態(tài)也發(fā)生顯著變化。在500 ℃時，界面層的厚度會隨著保溫時間的增加而增大。當(dāng)熱處理溫度達(dá)到600 ℃時，復(fù)合材料由于第二相的溶解和液相的形成而發(fā)生明顯的過燒現(xiàn)象[45]。

圖3 600 ℃下燒結(jié)的5% AlCoCrFeNi高熵合金顆粒增強(qiáng)Al基復(fù)合材料(體積分?jǐn)?shù))[3]：(a)通過聚焦離子束(FIB)制備的用于TEM分析的試樣的SEM照片，(b)圖3a中觀察區(qū)域TEM照片，(c～e)分別對應(yīng)于圖3b中1, 2, 3位置微觀結(jié)構(gòu)的TEM照片和選區(qū)電子衍射(SAED)圖譜Fig.3 5vol% AlCoCrFeNi high-entropy alloy particle reinforced aluminum matrix composite sintered at 600 ℃[3]：(a)SEM images of sample prepared by focused ion beam (FIB) for TEM analysis obtained by FIB technology，(b)TEM image of the observed area in fig.3a，(c～e)TEM images of microstructure and selected area electron diffraction (SAED) images at positions 1，2and 3 in fig.3b, respectively[3]

圖4 Al0.6CoCrFeNi顆粒增強(qiáng)5052Al基復(fù)合材料在不同熱處理工藝下的金相顯微組織照片[45]: (a)原始樣品，(b)350 ℃、24 h，(c)500 ℃、12 h，(d)500 ℃、24 h，(e)500 ℃、48 h，(f)600 ℃、24 hFig.4 Metallographic images of Al0.6CoCrFeNi high entropy alloy particles reinforced 5052Al matrix composites under different heat treatment processes[45]: (a) original sample, (b) 350 ℃, 24 h, (c) 500 ℃, 12h, (d) 500 ℃, 24 h, (e) 500 ℃, 48 h, (f) 600 ℃, 24 h

3.3 顆粒特征對復(fù)合材料的影響

對于高熵合金顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，當(dāng)增強(qiáng)體顆粒的體積分?jǐn)?shù)大于臨界分布濃度時，復(fù)合材料中容易出現(xiàn)顆粒團(tuán)聚，而顆粒團(tuán)聚則會導(dǎo)致顆粒之間的接觸處更易產(chǎn)生孔隙。不同體積分?jǐn)?shù)的高熵合金顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料表現(xiàn)出與陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料相同的現(xiàn)象，即當(dāng)顆粒體積分?jǐn)?shù)大于臨界分布濃度時，隨著顆粒體積分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加，復(fù)合材料強(qiáng)度升高，而塑性下降[6， 7， 23]。對于相同體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料而言，隨著高熵合金顆粒尺寸的增加，其顆粒之間的間距也隨之增加，使得增強(qiáng)體分布的均勻性也得到了改善。同時，強(qiáng)化相顆粒尺寸增大會導(dǎo)致顆粒的體積效應(yīng)和表面效應(yīng)減少，降低團(tuán)聚的能力。因此，復(fù)合材料中增強(qiáng)體顆粒分布的均勻性不僅僅與顆粒的尺寸有關(guān)，而且與增強(qiáng)體的體積分?jǐn)?shù)也有較大關(guān)系。如圖5所示，陳奇[20]研究發(fā)現(xiàn)，隨著高熵合金顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，(Al0.25Cu0.75FeNiCo)p/7075Al復(fù)合材料中出現(xiàn)顆粒團(tuán)聚的區(qū)域增多，且由團(tuán)聚導(dǎo)致的孔隙數(shù)量增多、尺寸增大，導(dǎo)致材料致密度降低。

圖5 不同體積分?jǐn)?shù)Al0.25Cu0.75FeNiCo顆粒增強(qiáng)7075Al基復(fù)合材料顯微組織SEM照片[20]：(a)5%，(b)10%，(c)15%，(d)20%；圖中白色箭頭所指為顆粒團(tuán)聚形成孔隙Fig.5 SEM images of 7075 aluminum matrix composites reinforced by Al0.25Cu0.75FeNiCo particles with different volume fractions[20]: (a) 5%, (b) 10%, (c) 15%, (d) 20%; the white arrows indicate the pores formed by particle agglomeration

圖中白色箭頭所指即為顆粒團(tuán)聚形成的孔隙。此外，還發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的彈性模量和硬度會隨增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)的增加而增加，但是其抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率都呈先增大后減小的趨勢。朱德智等[22]研究了高熵合金體積分?jǐn)?shù)對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響，發(fā)現(xiàn)(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al復(fù)合材料的熱導(dǎo)率隨著顆粒體積分?jǐn)?shù)的增大而降低。此外，高熵合金顆粒的形貌特征對復(fù)合材料也會產(chǎn)生影響。趙彬等[21]制備了2種不同形貌特征的Al0.25Cu0.75FeCoNi高熵合金顆粒增強(qiáng)鑄造Al基復(fù)合材料，一種為橢球狀顆粒(平均粒徑約為53 μm)，另一種為片狀顆粒(平均粒徑為15 μm)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，橢球狀高熵合金粉體與鋁粉更容易混合均勻，而片狀高熵合金粉體之間易發(fā)生團(tuán)聚。此外，橢球狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂以基體的撕裂為主，而片狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂則以團(tuán)聚顆粒的破裂為主。

4 結(jié) 語

近年來，在國內(nèi)外研究人員及學(xué)者的共同努力下，金屬基復(fù)合材料在航空航天、運輸和制造業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，同時也推進(jìn)了顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的研究和發(fā)展。在多種多樣的復(fù)合材料增強(qiáng)體中，高熵合金由于其較好的材料特性，成為了制備高性能金屬基復(fù)合材料增強(qiáng)體的良好選擇。

(1)高熵合金優(yōu)異的材料特性主要來源于其4個基本效應(yīng)，即高熵效應(yīng)、遲滯擴(kuò)散效應(yīng)、晶格畸變效應(yīng)和雞尾酒效應(yīng)。

(2)高熵合金顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備工藝主要分為液態(tài)法和固態(tài)法2種。液態(tài)法通常操作簡單且經(jīng)濟(jì)效益較高，而固態(tài)法能夠在有效減弱基體與增強(qiáng)體之間的界面反應(yīng)的同時使復(fù)合材料具備良好的力學(xué)性能。

(3)從微觀層面上看，高熵合金增強(qiáng)體與基體之間的界面能夠有效地將基體上承受的載荷傳遞到增強(qiáng)體顆粒上，而且界面的阻斷效應(yīng)可以有效防止裂紋擴(kuò)展、延緩應(yīng)力集中的發(fā)生，以此提高復(fù)合材料強(qiáng)度。

(4)從宏觀層面上看，較高的體積分?jǐn)?shù)、較小的粒徑尺寸和不同的顆粒形貌都會導(dǎo)致高熵合金增強(qiáng)體顆粒在復(fù)合材料中分布不均勻，造成顆粒團(tuán)聚，從而影響復(fù)合材料的力學(xué)性能。