高熵合金目前的研究大多针对块体、粉体、涂层、薄膜等领域，在其他领域的研究较少且缺乏统一分类。本文根据当前高熵合金研究进展，对所有研究的高熵合金种类进行了划分，介绍了元素选取原则，总结了高熵合金制备方法，综述了高熵合金研究机构、研究形式、研究内容等现状，展望了高熵合金应用前景，提出了当前高熵合金机理研究较少、性能研究不全面、热稳定性研究不系统、涂层制备工艺参数有待优化、轻质高熵合金设计、课题研究领域拓展等系列科学问题并给出针对解决方法，对于高熵合金课题未来的应用领域拓展研究方向有一定的指导意义。
难熔高熵合金（refractory high-entropy alloys，RHEAs）通过添加多种难熔元素形成等原子比或近等原子比的多主元合金，具有简单的相结构和优异的高温性能，在高温合金领域具有极为广阔的应用前景。本文以难熔高熵合金的性能特点与制备工艺为基础，从合金制备与成形面临的挑战出发，综述了难熔高熵合金的性能调控方法与研究进展，介绍了增材制造难熔高熵合金实现的突破与面临的困境，对难熔高熵合金的成分设计及优化、材料制备与加工、增材制造成形进行了展望，并对其未来重点研究方向提出了如下建议：通过调控相结构和相界面克服难熔高熵合金的强韧制约；结合传统强韧化理论与难熔高熵合金自身性能特点进行材料设计；借助增材制造技术的工艺特征促进难熔高熵合金的形性调控；探究难熔高熵合金在高温及多场耦合环境下的使役性能与失效机制。
高熵合金涂层具有的良好热稳定性、耐高温性能使其成为高温涂层科学领域一个新的研究热点。激光熔覆技术制备高熵合金涂层的方法是获得其优越性能的制备方法之一。本文主要从涂层成分设计、组织结构、退火工艺与性能、耐高温氧化性能以及其他性能等方面综述了激光熔覆技术制备高熵合金涂层的最新研究成果，分析了当前激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题，提出了应从组元设计、基础理论、性能规律及加工工艺等方面完善科学研究体系，以期制备出性能优异的高熵合金涂层。
Al0.1CoCrFeNi高熵合金由真空磁悬浮熔炼制备而成，利用INSTRON力学试验机进行室温准静态拉伸，采用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和纳米压痕仪对实验前后样品的晶体结构、形貌、成分、组织、硬度和蠕变行为进行了研究。结果表明，经拉伸变形后，合金具有优异的强塑积（约为24GPa·%）、显著的应变硬化效应和更好的抗蠕变行为。试样的断裂模式为典型的微孔聚集型断裂。晶粒内部含有大量的微带组织，其带宽为200~300nm。分析认为，微观组织中的微带诱导塑性效应是合金具有优异的应变硬化能力的一个重要原因。
随着合金制造水平的提高及性能要求的复杂化，高熵合金逐渐引起极大的关注。目前在材料加工领域内的研究主要集中于钎焊和表面工程两大方向。在钎焊领域，高熵合金可以作为钎焊填充材料应用于高温和低温钎焊，本文归纳了合金高熵化的相关经验参数，阐述了第一性原理计算和相图计算等模拟计算手段在高熵合金填充材料设计领域内的应用；详细介绍了高熵合金钎料在镍基高温合金、陶瓷-金属异种材料、低温封装等连接领域的最新研究进展。同时，分析了工艺参数对高熵合金钎料钎焊接头组织与性能的影响。在表面工程领域，论述了高熵合金薄膜/涂层的应用方向与制备手段，总结了在高温防护涂层、硬质保护层以及其他应用领域的研究进展。同时归纳了高熵合金在钎焊和表面工程领域研究和应用中存在的问题，而未来将在降低钎料熔点、提高焊缝高温力学性能以及发展共晶高熵合金钎料/涂层等领域进一步提高研究水平。
采用球-盘式摩擦磨损试验机进行干燥、去离子水、模拟雨水3种环境和3种载荷（5，10，15N）下的正交实验，对比了两种不同结构的高熵合金材料在不同环境、不同载荷下的服役情况，对合金的摩擦磨损性能进行了探索。利用X射线衍射仪、白光干涉仪、光学显微镜以及扫描电子显微镜分别测试样品的物相组成，观察磨痕轮廓，分析合金的金相组织和表面磨损形貌，并对其磨损机理进行了分析。结果表明：Al1.3CrCuFeNi2合金耐磨性明显优于AlCrCuFeNi2合金。AlxCrCuFeNi2合金在液体环境中耐磨性更好。合金在干摩擦条件下，摩擦机理主要为氧化、黏着磨损，塑性变形和磨粒磨损。在水中，磨粒磨损起主导作用，同时具有氧化、腐蚀和轻微的黏着现象。
采用激光熔覆技术在Q345钢表面制备FeCrNiCoCuAlx（x=0，1，2，3）高熵合金涂层。通过XRD，SEM及冲蚀磨损等实验方法研究高熵合金涂层的组织结构与性能。结果表明：随着Al含量的增加，高熵合金涂层由简单结构的FCC和BCC混合固溶体逐渐转变成全部的BCC结构，涂层的硬度也随之增大，最高可达580HV。在3.5% NaCl溶液中，涂层的腐蚀电流密度随着Al含量的增加先降低后提高，且当x=1时涂层具有最好的耐蚀性。冲蚀磨损实验表明，当冲蚀角度由90°减小到30°时，冲蚀磨损量不降反升，表现出韧性材料的冲蚀特征。涂层的抗冲蚀性能随着Al含量的增加而增强，且冲蚀磨损机制由锻造挤压转变为以微切削和犁削为主。
采用放电等离子烧结方法（SPS），制备体积分数5% TiB2的等摩尔AlCoCrFeNi高熵合金基复合材料。通过密度测试、X射线衍射、扫描电镜及力学性能测试等方法，研究SPS烧结温度及烧结压力对复合材料的微结构演变与力学性能影响。结果表明：随着SPS烧结温度及烧结压力的增加，复合材料的硬度及抗压强度得到明显提高。在1200℃/30MPa进行SPS烧结后，复合材料的致密度达99.6%，抗压强度达2416MPa，屈服强度达1474MPa，硬度超过470HB。烧结过程中，复合材料的基体高熵合金发生相变，1200℃及30~45MPa烧结时，复合材料由BCC，B2，FCC，σ及TiB2相组成。
基于不同的高熵合金（high-entropy alloys，HEAs）体系，综述了增材制造高熵合金的最新研究进展，阐述了不同成分高熵合金增材制造的快速凝固微观组织、偏析和析出行为，着重分析了增材制造高熵合金的力学性能、变形及强化机理。指出不同的高熵合金体系应选择适合的增材制造工艺，并且成型质量的影响因素还有待进一步研究，最后提出利用增材制造技术可以研发和制备出具有优异强度-塑性组合的高熵合金。
近年来, 高熵合金成为金属材料领域的研究热点。高熵合金处于相图中心区域, 具有广阔的合金成分空间和组织结构形成可能; 成分和制备工艺的协同调控, 能够获得更丰富的组织结构; 非常规的化学结构有望突破传统抗磨、润滑合金的性能极限。本文讨论了耐磨高熵合金的分类, 分析了化学活泼金属、软金属、难熔金属的添加对高熵合金抗磨、润滑性能的影响规律; 总结了非金属元素和陶瓷相的添加对高熵合金基复合材料摩擦磨损性能的影响; 综述了热处理和表面工程技术对高熵合金表面组织结构和摩擦磨损行为的作用; 讨论了苛刻工况下抗磨润滑高熵合金的设计方法。对未来高熵合金在摩擦磨损领域的研究和应用进行了展望, 高熵合金在解决传统合金的瓶颈问题上具有巨大潜力, 如在极端工况下实现稳定润滑抗磨、保证特定功能作用下实现抗磨。
采用熔铸法制备等摩尔比的AlCoCrCuFe高熵合金。利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机分别测试CeO2掺杂前后对其物相结构、显微组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明：AlCoCrCuFe由BCC和FCC双相组成，合金中掺杂1%（质量分数）CeO2后引起衍射峰强度的显著提高。两种合金显微组织均为典型树枝晶，Cu与Ce元素在晶间富集，枝晶内为调幅分解组织。CeO2的加入使合金显微硬度从441.5HV增加到475.3HV，摩擦因数与质量损失率分别从0.55，1.44%降低到0.4，1.28%。
本文简述了难熔高熵合金的含义与特点, 归纳了各类难熔高熵合金(块体、薄膜、涂层)的制备方法, 重点阐述了难熔高熵合金的综合性能。建议通过构建专门的难熔高熵合金数据库优化成分设计, 并着重于不同制备方法的工艺性研究。针对目前难熔高熵合金存在室温脆性大、密度大、成本高等不足, 提出可根据所需难熔高熵合金的性能而选择不同的制备方法, 以便未来工业化应用。
采用等离子熔覆技术，在45钢基体上制备添加稀土CeO2的AlCoCuFeMnNi高熵合金涂层。利用XRD，SEM和EDS研究涂层的显微组织和相组成，并测试其显微硬度和磨损性能。结果表明：合金涂层主要由BCC枝晶和FCC枝晶间组织构成。热力学计算表明，未添加稀土CeO2的涂层中有少量AlCoNi相，而且其枝晶内析出了大量富Fe颗粒，涂层硬度值在260~420HV0.2间呈梯度变化，摩擦因数在0.16~0.57之间。添加1%（质量分数）的稀土CeO2后，基体中Fe元素向涂层内部的扩散程度降低，涂层底部形成一条宽约32μm的富Fe胞晶过渡层，涂层硬度在400HV0.2左右，摩擦因数稳定在0.28~0.31之间，磨损量为添加前的74.4%，细晶强化是涂层磨损性能提高的主要原因。
采用机械合金化-热压烧结法，制备TiC-CoCrFeNi复合材料，研究球磨时间对材料微观组织及力学性能的影响。结果表明：Co，Cr，Fe和Ni粉体在球磨10h后形成fcc结构的单相固溶体。经1200℃/1h热压烧结后，烧结体中生成TiC和Cr7C3结构的碳化物，并弥散分布于CoCrFeNi固溶体中。球磨时间显著改变了烧结体中碳化物的数量和尺寸，进而影响材料的力学性能。在球磨10h时，烧结体中纳米级TiC相急剧增多，此时复合材料的硬度（671HV）和屈服强度（1440MPa）达到最大值。
高熵合金自2004年被提出以来, 由于其表现出比传统合金更为优异的综合性能, 在航空航天、石油化工等领域具有潜在的应用前景, 逐渐成为金属材料领域的研究热点。在高熵合金基体中引入合适的增强相形成高熵合金基复合材料(HEAMCs), 已成为改善高熵合金综合性能的方法之一。本文综述了近年来国内外关于高熵合金基复合材料的研究现状, 就其增强相选择、制备工艺、相结构和组织进行系统的介绍, 并归纳了包括强塑性、硬度以及耐磨耐蚀性等高熵合金基复合材料性能的演变规律以及强化机制, 最后指出了当前高熵合金基复合材料面临的挑战并展望了未来的研究方向: 增强相和基体之间的润湿性严重影响大尺寸复合材料的制备及性能, 寻找一种高效简易的方法制备大尺寸复合材料是目前高熵合金基复合材料需要解决的一个问题; 增强相颗粒会导致塑性下降, 金属基复合材料强度与塑性之间的平衡也有待研究。
机械零部件的摩擦磨损主要发生在材料表面, 约有80%的零件工作失效是由表面磨损造成的。摩擦磨损增加了材料和能量的损耗, 降低了可靠性和安全性。使用激光熔覆技术在基体表面制备高熵合金涂层的方法, 能够使涂层与基体实现良好的冶金结合, 以达到提升表面耐磨性能的目的。影响高熵合金涂层耐磨性的因素主要有涂层材料的力学性能, 如硬度、塑性和韧性; 熔覆过程中产生的缺陷, 如表面粗糙不平、气孔和裂纹; 摩擦工况, 如高温环境和腐蚀环境。本文分析总结了激光熔覆高熵合金涂层的耐磨性影响因素及强化机制。首先, 阐明了激光工艺参数(激光功率、激光扫描速度、光斑直径)和后处理工艺(热处理和轧制)对涂层质量及性能的影响; 其次, 概述了组元元素选择、高温环境和腐蚀环境对涂层耐磨性的影响; 最后, 对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题进行归纳分析, 并对未来的发展趋势进行了展望, 如基于远平衡态的材料设计理论研发新材料、利用电场-磁场协同或激光-超声振动复合等新工艺提升涂层耐磨性等。
难熔高熵合金兼具高强度、高硬度、抗高温氧化等优异综合性能, 在航空、航天、核能等领域具有广阔的应用前景和研究价值。但难熔高熵合金成分复杂、设计难度高, 严重制约了高性能难熔高熵合金的进一步发展。近年来, 机器学习凭借着高效准确的建模预测能力, 逐步应用于高性能合金的设计和开发。本文在广泛收集机器学习驱动难熔高熵合金设计研究成果的基础上, 详细综述了机器学习在辅助合金相结构设计、力学性能预测、强化机理分析和加速原子模拟等方面的应用与进展。最后, 总结了该领域当前存在的不足, 并针对如何推进高性能难熔高熵合金的设计进行了展望, 包括构建难熔高熵合金高质量数据集、建立难熔高熵合金“成分-工艺-组织-性能”定量关系、实现高性能难熔高熵合金的多目标优化等。
AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金具备细小、均匀、规则的片层结构, 在较宽的温度（70~1000 K）和成分偏差范围内均具备良好的组织结构和强塑性兼备的力学性能, 因而成为目前研究最为广泛的共晶高熵合金。本文针对增材制造AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金, 综述了不同工艺和工艺参数对该合金的微观组织和力学性能的影响, 重点阐述了选区激光熔化技术制备AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金的相分布、微观组织和强化机制。最后, 指出当前增材制造AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金相形成机理及组织演化过程中存在的分歧和不足, 并提出以AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金为基体的材料改性、增材制造高熵合金新工艺研究开发等发展方向, 为推动该合金的工业化应用提供思路。
软磁材料是一种极为重要且应用十分广泛的能源材料, 近年来, 随着磁性元件的日益高频化和小型化, 以及节能环保的号召, 开发和研究高性能软磁材料具有重要意义。本工作概述了软磁合金的发展历史, 重点归纳出各类软磁合金(包括传统软磁合金、非晶/纳米晶软磁合金、高熵软磁合金)的成分、微观组织、磁性能以及应用范围, 并总结出不同软磁合金的优、缺点; 指出典型合金的微观组织对合金软磁性能(尤其矫顽力)具有关键性的主导作用, 进而探讨了影响软磁合金矫顽力的因素及其微观机制, 发现控制晶粒尺寸(或纳米粒子尺寸)是获得低矫顽力的关键, 并描述了矫顽力的微观影响机制在高熵软磁合金中的发展; 最后, 展望了高熵软磁合金因多主元混合的成分特性带来的组织多样化, 更有利于实现对合金性能的调控, 并有望作为新一代高温软磁体材料。
高熵合金因其多种合金元素以等原子比或近等原子比的组合而具有高熵效应、严重的晶格畸变、缓慢扩散以及特殊而优异的材料性质等特点，在各个领域引起极大的关注。其高强度和硬度、抗疲劳性、优异的耐腐蚀性、耐辐照性以及接近零的热膨胀系数、催化响应、热电响应及光电转换等特性，使高熵合金在许多方面有潜在的应用。高通量计算及机器学习技术迅速成为探索高熵合金巨大成分空间和综合预测材料性能的有力手段。本文介绍高通量计算与机器学习的基本概念，论述第一性原理计算、热动力学计算与机器学习在高熵合金研究中的优势，并总结它们在高熵合金成分筛选、相与组织计算以及性能预测等方面的应用研究现状。最后提出该领域目前存在的问题，并提供解决思路与未来展望，包括开发适用于高熵合金的第一性原理计算与机器学习工具、构建高质量高熵合金数据库、将高通量计算与机器学习相融合对高熵合金的力学及服役性能进行全局优化等。
采用真空感应熔炼浇铸工艺制备Al0.26CoCrFeNiMn高熵合金，对其进行均匀化退火、轧制与再结晶退火处理，基于超声法研究该合金在热机处理过程中的组织演变特性。结果表明：均匀化退火后获得粗大等轴晶，再结晶退火温度为800℃时保留轧制变形晶粒，900℃时完成再结晶形成细小等轴晶，1000℃时晶粒粗化长大；相同再结晶退火温度下，晶粒尺寸随轧制比增加而减小。超声表征方面，标称频率5MHz探头测试的衰减系数随晶粒尺寸增加而增大，衰减系数与平均晶粒尺寸符合三次方关系，二者具有强相关性；为进一步验证该方法的可行性，采用标称频率7.5MHz探头进行测试，得到类似规律。而衰减系数可揭示高熵合金热机处理过程中的组织演变，尤其是晶粒尺寸与热机处理工艺之间的内在联系。
热障涂层(TBC)材料是为航空发动机及燃气轮机提供热防护，延长其使用寿命的一种重要材料。近年对新型热障涂层材料的探索中出现各类高熵稀土氧化物，以期通过热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构上的晶格畸变效应以及性能上的“鸡尾酒”效应获得优于单主元稀土氧化物的热学、力学、高温相稳定性及抗烧结腐蚀等性能。本文总结归纳了高熵稀土锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐及铌酸盐等五种高熵稀土氧化物的热学性质、力学性质及其他性质，着重强调了热导率和热膨胀系数，同时与相应单组分稀土氧化物的性能进行对比分析，探究影响其性能优劣的多种因素。最后指出未来或可将实验与第一性原理计算相结合，筛选出综合性能更加优异的高熵陶瓷热障涂层材料；同时，将高熵延伸至复杂组分或中熵陶瓷热障涂层材料也成为重要的拓展方向。
结合实验和晶体塑性有限元方法研究准静态加载NiCoCrFe高熵合金有限变形过程中的宏观和微观力学响应、损伤行为以及微观结构演化。使用电子背散射衍射技术(EBSD)对拉伸实验变形前后NiCoCrFe的微观结构进行表征。通过修改强化模型和流动准则分别在CPFEM模型中引入位错密度内部状态变量和连续介质损伤因子, 并结合拉伸实验应力-应变曲线确定NiCoCrFe相关的模型参数。结果表明: 考虑位错密度和损伤的CPFEM模型可以有效地描述NiCoCrFe宏观和微观力学响应。CPFEM模型合理预测NiCoCrFe颈缩区域的变形形状和尺寸, 其中实验获得的颈缩区域长度比预测结果小7%, CPFEM预测的颈缩区域宽度比实验结果大23%。CPFEM模型预测NiCoCrFe拉伸变形后的织构演化同EBSD表征结果大致相同, 均表现为弱的(100)//RD以及强的(111)//RD纤维织构。在三维微观结构损伤分析中, CPFEM模型预测的损伤在应力集中以及位错密度集中的晶界处萌生, 表现为晶间损伤机制, 并且随着变形的增加损伤逐渐向晶粒内部扩展。
开发具有优异综合性能的核反应堆结构材料是核能发展的基础, 并且是长期以来制约核能推广的难点之一。多主元合金（multiprincipal element alloys, MEAs）因具有良好的抗辐照性能、力学性能而被认为是先进反应堆结构材料的候选材料, 为新型抗辐照材料的设计开辟了广阔空间。近年来, 有关多主元合金在辐照损伤方面的研究多试图揭示多主元合金一些因素和特性对辐照过程中缺陷形成与演变的影响。例如：主元种类和数目、主元浓度、晶格畸变、化学短程序等。尽管现有的一些研究结果表明以上因素可以提高多主元合金抗辐照损伤能力, 但是在不同辐照条件下, 以上因素对多主元合金中缺陷形成和演变的影响机制存在较大差异, 难以得出普适性的结论。本文围绕FCC和BCC系两类多主元合金的辐照肿胀、氦泡形成、辐照诱导元素偏析和相变、辐照硬化四方面内容, 综述了近年来多主元合金在辐照损伤方面的研究进展, 总结了多主元合金提高抗辐照性能的作用机制, 并在此基础上对核电结构用多主元合金的未来研究方向做出了展望, 包括短程序调控、高熵陶瓷、增材制造、高通量结合机器学习加速材料开发等。最后指出必须从合金成分设计的角度出发, 基于材料服役的实际环境来设计新型抗辐照多主元合金。
采用真空电弧熔炼法制备NbMoTaWTi和NbMoTaWZr难熔高熵合金，分析合金组织结构与元素分布，研究两种合金从室温到1500℃的动态氧化行为以及1200℃的恒温氧化行为。结果表明：NbMoTaWTi合金主要由单一BCC固溶体相组成，而NbMoTaWZr合金则由BCC固溶体和富Zr相两相组成。两种合金在700℃以上温度均发生了剧烈的氧化反应。相比较而言，NbMoTaWTi合金在1300℃以下的抗氧化能力优于NbMoTaWZr合金。两种合金在1200℃恒温氧化时都以氧向内扩散为主，氧化3 h后均发生了严重氧化。Ti和Zr的添加均未发生选择性氧化现象，虽然与其他难熔金属氧化物形成复合氧化物层，但其致密度不够，阻止氧化能力不足。
采用电爆喷涂技术在TC4钛合金表面制备FeCoCrNiAlx（x=0, 0.5, 1.0, 摩尔比, 下同）涂层。使用XRD, SEM, EDS, 显微硬度计以及摩擦磨损实验等材料分析手段, 研究Al含量对高熵合金涂层物相结构、表面形貌、显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明：涂层的晶粒尺寸为纳米级, 均形成了简单的FCC, BCC及FCC+BCC结构固溶体。随Al元素的增加, 物相结构由FCC相逐渐向BCC相转变。涂层表面平整、致密, 没有明显的裂纹等缺陷, 且各元素分布均匀, 并没有发现元素偏聚现象。划痕测试表明, FeCoCrNiAl1.0涂层出现失效的平均临界载荷为37.2 N；涂层与基体呈冶金结合。涂层的硬度和耐磨性与Al含量呈正相关关系, x=1.0时, 平均显微硬度达到最大值531.8HV, 约为基体的1.62倍；FeCoCrNiAl1.0涂层的磨损量最小, 耐磨性约为基体的3.9倍, 磨损机制主要为磨粒磨损。
采用真空电弧熔炼法制备FeCoNiAlCrx(x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8，原子比，下同)高熵合金铸锭，探究Cr含量对该合金微观结构、组织及力学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对合金相结构、微观组织及成分进行分析表征；采用万能试验机对合金压缩性能进行测试。结果表明：随着Cr含量的增加，合金的微观结构由单相BCC结构转变为BCC+FCC混合结构；合金微观组织由等轴晶逐步转变为树枝晶，并且合金晶粒尺寸发生了明显细化。本实验制备的五种合金都具有较好的力学性能，合金的抗压强度随着Cr含量的增加大幅度增强，当x=0时合金抗压强度和塑性应变最低，分别为1500 MPa和13.56%；当x=0.8时，合金抗压强度和塑性应变达到最大，分别为2460 MPa和30.09%；合金抗压强度的增幅达64%。这表明Cr添加对FeCoNiAlCrx高熵合金的组织细化、抗压强度和塑性的提升具有重要作用。
高熵合金涂层在提高不锈钢基材的耐磨性方面具有巨大的潜力。为探究Cu/Si两种元素掺杂对FeCoCrNi高熵合金涂层组织及高温摩擦学性能的影响, 采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备出FeCoCrNiCux和FeCoCrNiSix系列高熵合金涂层。采用XRD, SEM, EDS等手段表征了涂层的微观组织及物相分布, 通过高温摩擦磨损试验机测试了涂层的高温摩擦学性能。结果表明: 在合适的激光熔覆工艺参数下, FeCoCrNiCux和FeCoCrNiSix高熵合金涂层均形成了单一的FCC型固溶体, 与基体呈良好的冶金结合; Cu元素的加入降低了FeCoCrNi涂层表面硬度, 但由于涂层热导率提高, 界面结合情况改善; Si元素的加入促进了晶粒细化, 提高了涂层表面硬度; 在600 ℃下, Cu/Si元素的加入对涂层的摩擦学性能均有明显改善, 其中FeCoCrNiCu及FeCoCrNiSi涂层的摩擦因数分别为0.24和0.19, 磨损率分别为1.58×10-4 mm3·N-1·m-1和6.77×10-5 mm3·N-1·m-1, 相比于FeCoCrNi涂层分别降低了56.1%和81.9%。FeCoCrNiCu涂层主要磨损机制为氧化磨损、疲劳磨损及轻微磨粒磨损, 而FeCoCrNiSi涂层为氧化磨损。
采用机器学习辅助高熵合金设计，致力于解决传统试错实验方法时间周期长、成本高的问题。以经典的AlCoCrCuFeNi系高熵合金为研究对象，采用机器学习方法，分别构建高熵合金的相结构预测模型和硬度预测模型。其中支持向量机模型（SVM）在两个任务中均有最好的训练表现，最佳的相分类准确率达0.944，硬度预测模型的均方根误差为56.065HV。进一步串联两种机器学习模型，基于样本数据集上下限的成分空间，对AlCoCrCuFeNi系高熵合金同时进行相和硬度的高效预测和筛选，实现新型合金成分的快速设计。实验验证5种新合金符合相预测结果，测试硬度与预测硬度值的RMSE为12.58HV，表明建立的机器学习模型实现对高熵合金相和硬度的高效预测。
高熵合金(HEAs)表现出比传统合金更为优异的耐磨耐蚀性能, 逐渐成为金属材料领域的研究热点。采用金属热还原法制备不同W含量的CoCrFeNiMnAlWx(x=0.12, 0.15, 0.19)高熵合金, 研究微量W元素的添加对CoCrFeNiMnAlWx高熵合金的相结构、微观组织与性能的影响。采用XRD, SEM和EDS等技术表征该合金的相结构、显微组织及元素分布, 利用材料表面性能测试仪和电化学工作站测定该合金的摩擦磨损性能和电化学腐蚀性能。结果表明: 不同W含量高熵合金均由两种不同晶格常数的BCC相组成, 随着W含量的增加, BCC1相微观相貌并没有明显的变化, 但是BCC2相的微观形貌和元素分布随W含量的变化而明显变化, 而耐磨损性能和耐腐蚀性能均有一定程度的提高, CoCrFeNiMnAlW0.19合金的摩擦因数和磨损率分别为0.684和1.06×10-5 mm3/(N·m), 磨损机制由黏着磨损转变为黏着磨损和磨粒磨损相结合, 最后再转变为摩擦磨损; 在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度从6.08×10-6 A/cm2减小到1.72×10-6 A/cm2, 腐蚀速率也逐渐减小。
为了研究Al含量对FeCoCrNi合金组织性能的影响, 采用多路送粉激光熔覆设备高通量制备AlxCoCrFeNi高熵合金（0≤x≤0.9）, 通过X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和显微硬度计测试合金的相组成、显微组织结构、成分和硬度。结果表明：随着Al含量的增加, AlxCoCrFeNi高熵合金由单一FCC相（x≤0.35）转变为FCC+BCC双相结构（0.35 < x < 0.85）, 最后转变为单一BCC结构（x≥0.85）。高熵合金的微观组织为柱状枝晶和均匀的等轴枝晶, Al含量增至x=0.5时, 枝晶间开始出现明暗交替的调幅分解结构, 由无序相A2和有序相B2组成。显微硬度测试结果表明：AlxCoCrFeNi高熵合金的硬度基本随Al含量增加而增加, Al0.9CoCrFeNi的硬度相较于FeCoNiCr提升了146%。此外, 当Al含量达到一定值时（x≥0.6）, 合金中开始有裂纹出现, 裂纹尺寸和密度随Al含量继续增加而增加, 这主要与合金凝固区间变宽、在凝固温度附近的黏度值增加导致的热裂纹增加, 以及由于脆性的BCC相和σ相含量增加引起的冷裂纹有关。
高熵合金具有高强韧、高耐磨、强耐腐蚀和抗高温氧化等优异特性, 因此在能源化工、航空航天和国防等领域展现出良好的潜在应用前景。动态载荷下, 高熵合金表现出更高强度、更多孪晶和绝热剪切带等异于准静态载荷下的力学行为, 并且不同相结构对高熵合金动态性能和变形机理具有显著影响。此外, 动态载荷下高熵合金因表现出较好的释能特性, 而在结构释能材料领域具有一定研究价值。通常动态实验稳定性较差, 测试难度大；但通过本构模型与实验验证相结合的方式, 可较好地预测高熵合金的动态力学性能。基于上述分析, 本文综述了不同相结构高熵合金的动态力学行为、释能特性和本构模型, 并对上述性能特点及其本构模型和模拟计算等方面进行了展望。最后指出高熵合金的动态力学性能可以通过调控元素种类及其配比和相结构及其浓度分布等进行改善；同时温度和应变速率等因素对高熵合金动态力学行为的影响机制需要深入研究；而模型计算在揭示其高应变速率下的变形机制和性能预测方面发挥更大作用。
采用激光直接沉积技术成功制备等原子CoCrFeNiMn高熵合金。研究沿试样沉积高度方向上的气孔的大小、数量和组织结构及室温(293 K)和低温(77, 200 K)下试样的拉伸性能。结果表明: CoCrFeNiMn合金表现出定向结晶规律, 在合金底部区域晶界处形成伴有长形气孔的树枝状柱状晶, 随着区域靠近试样顶部, 晶粒形态转变为等轴晶粒。而在试样顶部区域, 气孔形状呈圆形且数量大大降低。比较在77, 200 K和293 K温度下的合金的相应拉伸性能可知: 试样顶部区域选取的77 K拉伸试样具有更好的性能, 但在中部区域的293 K拉伸试样和在底部区域中的200 K拉伸试样的伸长率相似, 这是由于试样不同的气孔率和组织结构的差异所致。
高熵合金最初报道于21世纪初期, 该类合金具有较高的混合熵值, 使其具有优异的热稳定性；较大的晶格畸变, 产生了强烈固溶强化效果；较大的负焓值导致在晶粒内部形成团簇结构, 有效阻碍了位错运动, 进一步提高了合金强度。高熵合金独有的这些特性, 使其在低温和高温条件下均有望表现出优异的物理性能和力学性能, 引起了广泛的关注, 研究报道呈爆发性增长。本文根据已有的BCC和FCC结构高熵合金物理-力学性能数据, 分析了电子浓度、晶格常数、原子错配度、混合焓、硬度、弹性模量和归一化硬度等参数之间的关系, 提出了BCC和FCC晶体结构的高熵合金弹性模量和硬度的经验计算公式, 在此基础之上, 综合考虑合金密度、塑性和服役工况等条件, 提出了BCC和FCC结构的高熵合金成分设计方法。最后指出高熵合金的持久性能、大尺寸铸锭的成分和性能均匀性以及大尺寸合金锭的制备是高熵合金工程应用需解决的关键问题。
为提高Al-Cr-Fe-Co-Ni系高熵合金的力学性能和耐腐蚀性能, 研究Mo元素对Al0.3CrFeCoNiMox（x= 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 摩尔比, 下同）高熵合金的组织结构、力学性能及腐蚀行为的影响。结果表明：随着Mo元素含量的提高, 合金由FCC相（x=0.2）转变为FCC+σ双相结构（x=0.4~0.8）。当Mo元素含量由x=0.2增加到x=0.8时, 合金的压缩屈服强度和硬度分别由304 MPa和214HV提高到1192 MPa和513HV, 塑性应变由 > 50%降低到5.2%, 这主要是由于固溶强化作用和σ相含量增加。该合金系中, Al0.3CrFeCoNiMo0.4和Al0.3CrFeCoNiMo0.6合金具有较高的屈服强度（571~776 MPa）和较好的塑性（塑性应变10.3%~23.8%）。在3.5%（质量分数）NaCl溶液中, Al0.3CrFeCoNiMox高熵合金发生自钝化, 具有较低的腐蚀速率（3.6×10－4~5.9×10－4 mm/a）, 且Mo元素的添加有效抑制了点蚀的发生。合金的耐腐蚀性能随着Mo含量的增加而提高, 这与合金表面形成的钝化膜阻抗值和厚度提高有关。适当添加Mo元素可以使Al-Cr-Fe-Co-Ni系合金同时具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。
难熔高熵合金主要由难熔金属元素组成, 其熔点通常高于1800 ℃, 且具有高热稳定性和优异抗高温软化能力, 在高温领域具有巨大的应用潜力, 但是高密度导致的比强度不足和室温脆性等缺点成为其应用的阻碍。本文设计并制备了系列新型非等原子比（Ti35Zr40Nb25）100-xAlx（x=0, 5, 10, 15, 20）轻质难熔高熵合金, 研究了Al含量对相组成、组织和力学性能的影响。X射线衍射分析表明, 随着Al含量的增加, 合金的相结构由无序BCC转变为有序B2。五种铸态合金具有类似的组织形貌, 铸锭边缘存在一个沿着冷却方向生长的细长枝晶区域, 铸锭中心区域则主要为等轴枝晶。能谱分析表明Nb元素在枝晶干偏聚, Al和Zr元素则富集在枝晶间, 这是由Nb的高熔点以及Al和Zr的强键合共同决定的。室温压缩实验发现Al含量的增加导致合金的屈服强度和抗压强度均逐渐提升, 但没有降低室温塑性, 所有合金的室温压缩断裂应变均超过50%。
采用气雾化法制备预合金粉末, 通过选区激光熔化(selective laser melting, SLM)制备AlxCoCrFeNi(x=0.3, 0.5, 0.7, 1.0)高熵合金。通过X射线衍射仪、扫描电镜以及纳米压痕实验, 综合分析AlxCoCrFeNi的物相、微观组织、硬度、杨氏模量及蠕变曲线, 探讨Al含量对AlxCoCrFeNi显微组织及纳米压痕的影响。结果表明: Al含量对物相组织有显著影响, 其中Al0.3CoCrFeNi与Al0.5CoCrFeNi为FCC结构, Al0.7CoCrFeNi和Al1.0CoCrFeNi为BCC/B2结构。Al0.3CoCrFeNi和Al0.5CoCrFeNi主要由等轴晶组成, Al0.7CoCrFeNi和Al1.0CoCrFeNi主要由柱状晶组成。随Al含量增加, 孔隙及裂纹等缺陷增加。在Al0.3CoCrFeNi和Al0.5CoCrFeNi中没有观察到明显的熔池形貌。随Al含量增加, 样品残余应力增加。随Al含量增加, 硬度增加, 由Al0.3CoCrFeNi的447HV增加至Al1.0CoCrFeNi的567HV。Al0.3CoCrFeNi杨氏模量约为273 GPa, Al0.5CoCrFeNi约为233 GPa, Al0.7CoCrFeNi和Al1.0CoCrFeNi杨氏模量相近, 分别为240 GPa和242 GPa, 硬度与杨氏模量的变化主要与组织及物相有关。与传统蠕变曲线不同, AlxCoCrFeNi的纳米压痕蠕变曲线只包括瞬时蠕变和稳态蠕变两个阶段, 其蠕变机制主要为位错蠕变, 其中Al0.7CoCrFeNi具有最好的抗蠕变性能。Al0.3CoCrFeNi具有最好的打印成形性, 其屈服强度为702 MPa, 伸长率为27.5%。
采用电弧熔炼法制备AlxCoCrFeNi（0.5≤x≤0.8）高熵合金, 研究1100 ℃高温热处理对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：铸态合金依次呈现为FCC枝晶组织（x=0.5和0.6）、类共晶组织（x=0.7）和BCC/B2枝晶组织（x=0.8）。相应地, 合金屈服强度和抗拉强度分别由291 MPa和733 MPa（x=0.5）提升至1004 MPa和1423 MPa（x=0.7）, 伸长率由39.7%（x=0.5）降低至6.8%（x=0.7）。经1100 ℃高温热处理, FCC枝晶相脱溶析出大量棒状B2相, 可以提升合金强度, 而BCC/B2调幅组织转变为FCC和B2双相组织（FCC相含量增加）, 可以提升合金塑性。因此, 以FCC枝晶组织为主的Al0.5CoCrFeNi合金高温热处理后屈服强度和抗拉强度分别提升至370 MPa和866 MPa, 伸长率降低至30.1%。相比而言, Al0.6CoCrFeNi合金调幅组织体积分数有所增加, 两种相变对合金组织和性能影响均较大, 故而热处理态合金力学性能基本不变。Al0.7CoCrFeNi和Al0.8CoCrFeNi合金调幅组织体积分数更高, 热处理态合金均表现为FCC和B2双相组织, 合金塑性提升, 强度降低。其中热处理态Al0.7CoCrFeNi合金伸长率提升至14.2%, 屈服强度和抗拉强度分别降低至586 MPa和1092 MPa。
为了获得兼具高强度与高延展性的Al-Co-Cr-Fe-Ni系高熵合金，采用电弧熔炼的方法成功制备了Al1.2CoxCrFeNi(x=1, 1.6, 2.2, 2.8)高熵合金并对其微观组织和力学性能进行了系统研究。结果表明：在Al1.2CoxCrFeNi合金体系中，Co元素具有诱导BCC相向FCC相转变的能力，随着Co含量的原子比例从1增加至2.8，FCC相的体积分数从0%增加到59%，BCC相的体积分数从100%降低至41%。压缩实验的结果表明，Co元素的加入对于提高Al1.2CoxCrFeNi高熵合金的塑性有重要作用，但对高熵合金的强度无明显影响。随着Co含量的增加，Al1.2CoxCrFeNi高熵合金的断裂应变从16.9%增加到30%，极限抗压强度由2128 MPa降低至1913 MPa，其中最大抗压强度为2361 MPa，平均硬度由513.7HV降低至323.4HV。Co含量的增加促使了合金的原子半径差的降低，从而减弱了因Al元素的大原子半径引起的合金晶格畸变效应和固溶强化效应，同时Co含量的增加也提高了价电子浓度(VEC)，以上两个参数的改变是合金中FCC相体积分数的增加的主要因素。FCC相体积分数的增加是该体系合金塑性提高的主要原因。
采用机械合金化工艺制备AlFeNiCrCoTi0.5高熵合金粉末, 通过先冷等静压、后等径角挤压的方法制备(AlFeNiCrCoTi0.5)p/6061Al复合材料。研究AlFeNiCrCoTi0.5高熵合金粉末各单质金属间的合金化行为及球磨时间对合金粉末形貌的影响, 分析不同体积分数对(AlFeNiCrCoTi0.5)p/6061Al复合材料的组织和性能。结果表明: AlFeNiCrCoTi0.5金属粉末合金化时间随单质金属的熔点提高而增加, 且金属熔点越高, 其合金化越先进行, 当球磨时间达到70 h时, AlFeNiCrCoTi0.5金属粉末完全合金化, 形成FCC+BCC的双相固溶体结构。6061Al基体与AlFeNiCrCoTi0.5高熵合金增强体之间形成元素相互浸渗的过渡层。随着增强体体积分数的提高, 增强体聚集行为加剧, 抗拉强度提高, 塑性降低。当体积分数为10%时, 复合材料获得良好的综合性能, 与6061Al基体相比, 抗拉强度提高21.8%, 伸长率降低7.4%。T6处理后其抗拉强度和伸长率分别为284.05 MPa和11.51%。
