高熵合金Ta-Nb-Hf-Zr-Ti在超高压力下超导电性稳定性的发现
ZrTiHfVNb系难熔高熵合金成分设计及性能研究
ZrTiHfVNb系难熔高熵合金成分设计及性能研究ZrTiHfVNb系难熔高熵合金成分设计及性能研究摘要：本文针对难熔高熵合金ZrTiHfVNb系进行了成分设计，并分析了其组织结构和力学性能。
在实验室高温合金制备系统中，采用真空感应熔炼技术和真空感应熔炼/等温热处理法，制备了系列ZrTiHfVNb复合材料。
通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析ZrTiHfVNb系难熔高熵合金并评估其宏观和微观结构。
对合金进行了拉伸、压缩和硬度等常规机械性能测试，并进行了高温抗氧化性和耐腐蚀性测试。
结果表明，ZrTiHfVNb高熵合金表现出优异的机械性能和高温稳定性，这归功于合金中多个组成元素的强互作用和高度均匀的微观结构。
难熔高熵合金研究的进步，将选择和优化材料组分的范围扩大到了构成更复杂莫大的材料平衡体系，这对于开发新型高温结构材料将具有重要意义。
关键词：难熔高熵合金，成分设计，微观结构，机械性能，高温稳定性1.引言难熔高熵合金（High Entropy Alloys，HEAs）是材料科学研究的新兴领域之一，具有许多优秀的材料特性。
HEAs的组成是通过将不同元素添加至均匀的固溶体中实现的，这使其不仅具有普通单相相同性能材料所具有的优秀性能，而且具有相变和相分离来增强其力学性能。
这种更复杂和多功能的材料系统激发了人们在高温结构材料领域的兴趣。
在HEAs中，ZrTiHfVNb系难熔高熵合金被广泛研究，这归功于其优异的力学性能，如高强度、高延展性和高断裂toughness。
此外，与许多常规单晶合金相比，这一材料在高温下的稳定性得到了显着提高，这使其在热液动力学、航空航天和化学加工等领域具有广泛的应用潜力。
2.实验材料与方法本实验采用真空感应熔炼技术和真空感应熔炼/等温热处理法，制备了系列ZrTiHfVNb复合材料。
然后，采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析难熔高熵合金ZrTiHfVNb，并评估其宏观和微观结构。
高温超导体的研究与应用
高温超导体的研究与应用高温超导体是指在较高的温度下（通常指液氮温度，约77 K），材料表现出超导性质的一类物质。
与低温超导体相比，高温超导体不仅温度更高，而且更易于制备和使用，因此在科研和应用领域有着广泛的潜力和用途。
一、高温超导体的研究意义高温超导体是研究超导性质的热点领域，对纳米科学、物理学、材料科学等领域具有重要意义。
相较于低温超导体，高温超导体的超导温度更高，超导电流密度更大，抗磁能力更强，因此有着更好的应用前景。
在电力输送、储能、计算机存储等领域，高温超导体具有惊人的潜力。
二、高温超导体的分类高温超导体按照化学成分可以分为铜氧化物高温超导体（cuprate）和铁基高温超导体（Fe-based）。
其中 cuprate 高温超导体是首先发现的一类高温超导体，它的基本结构是由铜氧化物层与稀土氧化物层层叠在一起的。
Fe-based 高温超导体则是后来才被发现的，它的超导机理与 cuprate 不同，但仍然具有较高的超导温度，且稳定性较好。
三、高温超导体的产生高温超导体的产生需要一定的条件，比如精细的材料制备技术、在合适的环境下进行处理等等。
目前，人们发现高温超导体室温下是不超导的，必须冷却至较低的温度才能展现出超导性质。
一方面，材料的结构和组分对超导性质有着重要的影响，因此需要通过化学方法制备出具有合适组分和结构的高温超导体提高其超导性能。
另一方面，超导材料的制备过程涉及到很多复杂的物理和化学作用，如固态反应、化学气相沉积等。
由于这些道路的不同，会产生不同的材料、不同的结构和性质，因此需要定期优化材料制备的方法来提高超导性能。
四、高温超导体的应用高温超导体具有广泛的应用前景，例如：1.电力输送领域：超导材料能在零电阻状态下传输电流，这种特性让超导材料在电力输送领域拥有重要的应用。
使用高温超导体制造的超导电缆可以在能耗和成本方面都有较大的优势。
2.储能领域：超导能量储存是一种高能量密度、低体积、零阻值的储能方式。
钛的发展史
钛的发展史1791年英国牧师W．格雷戈尔(Gregor)在黑磁铁矿中发现了一种新的金属元素。
1795年德国化学家M．H．克拉普鲁斯(Klaproth)在研究金红石时也发现了该元素，并以希腊神Titans命名之。
1910年美国科学家M．A．亨特(Hunter)首次用钠还原TiCI：制取了纯钛。
1940年卢森堡科学家W．J．克劳尔(kroll)用镁还原TiCl：制得了纯钛。
从此，镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(又称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。
美国在1948年用镁还原法制出2t海绵钛，从此达到了工业生产规模。
随后，英国、日本、前苏联和中国也相继进入工业化生产，其中主要的产钛大国为前苏联、日本和美国。
钛是一种新金属，由于它具有一系列优异特性，被广泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等工业生产中，它被誉为现代金属。
金属钛生产从1948年至今才有半个世纪的历史，它是伴随着航空和航天工业而发展起来的新兴工业。
它的发展经受了数次大起大落，这是因为钛与飞机制造业有关的缘故。
但总的说来，钛发展的速度是很快的，它超过了任何一种其他有色金属的发展速度。
这从全世界海绵钛工业发展情况可以看出：海绵钛生产规模60年代为60kt/a，70年代为1lOkt/a，80年代为130kt/a，到1992年已达140kt/a。
实际产量1990年达到历史最高水平，为105kt/a。
目前，世界海绵钛生产厂家和生产能力列于表1—1。
进入90年代后，由于军用钛量减少和俄罗斯等一些国家抛售库存海绵钛，使前几年市场疲软。
1995年钛的市场开始回升，主要由于B777等民用飞机和高尔夫球杆等民用钛量大幅度增加，1996年钛的需求量达到一个新的高点。
专家预测今后几年内钛的需求量将继续较大幅度增长。
目前妨碍钛应用的主要原因是价格贵。
可以预料，随着科学技术的进步和钛生产工艺的不断完善、扩大企业的生产能力和提高管理水平、进一步降低钛制品的成本，必然会开拓出更广泛的钛市场。
altinb系列高熵合金高温高率下强韧化的变形机制
Altinb系列高熵合金高温高率下强韧化的变形机制引言In the field of materials science, the development of advanced alloys with high strength and toughness at high temperatures and high strain rates has always been a subject of great interest. Altinb系列高熵合金(Altinb high-entropy alloys) have shown promising potential in this regard. This article aims to explore the deformation mechanisms behind the high strength and toughness of Altinb alloys under extreme conditions.背景Altinb系列高熵合金是一种由五个或更多元素组成的均匀混合的合金。
高熵合金的独特之处在于其成分的多样性和原子排列的无序性，这使得它们表现出非常有利的力学性能，并且在高温高应变速率下也能保持优良的力学性能。
动力学相图Altinb合金的独特组成使其在相图中呈现出多种可能的相。
这些相的存在对合金的力学性能至关重要。
根据研究，Altinb合金在高温下主要存在于单一固溶体相中，而在高应变速率下则存在于多相固溶体相模式。
单相固溶体中的变形机制在高温条件下，单一固溶体相中的主要变形机制是原子的扩散和滑移。
原子的扩散是由高温下的热激活导致的，它使原子能够在晶格中重新排列以适应外力。
滑移是沿着晶体中特定晶面和晶向发生的原子重新排列的一种形式，它使得晶体能够发生塑性变形。
多相固溶体中的变形机制在高应变速率下，Altinb合金往往存在于多相状态，包含多个固溶体相。
高熵合金的概念及其特点
随着现代社会的发展 , 人们对更高性能的材料的性能需求增 加 , 因此传统合金已经不能满足社会的要求 , 因为传统合金的合 成理念是以一种或两种元素为主要元素的同时添加适量的其他 元素来改善或增加合金性能 , 从而获得所需具有特殊性能的合 金。这种合成方式带来了问题 , 一 , 金属的结构变得越来越复杂 , 使我们难以分析和研究 ; 二 , 过多添加其他元素 , 使组织中出现 了脆性金属间化合物 , 使合金性能下降 ; 三 , 限制了合金成分的 自由度 , 从而限制了材料的特殊微观结构及性能的发展。
3 高熵合金的性能特点 3.1 耐高温性
高熵合金具有较高的混乱度 , 且其混乱度会随着温度的增加 而增加。我们知道自由度越低 , 合金越稳定。由于在高温状态下 , 高熵合金依旧有着高的熵值 , 因此高熵合金在高温下依旧稳定 , 固
223
M 管理及其他 anagement and other
溶强化依然存在，因此高熵合金在高温时依旧保持着较高的强度。 3.2 高硬度和高强度
自从进入钢铁时代，金属材料便成为了人类生产工具和生 活用品的主要原料，因此几千年来金属材料的发展对社会的发 展和进步有着极大的影响。传统合金的设计理念是以一种金属 元素为主元素，人类以此理念采用不同的的制造加工工艺来配 制不同的合金，进而应用到不同的地方。尽管可以通过添加特定 的少量合金元素来改善合金的性能，但合金元素种类过多会导 致出现很多化合物例如脆性金属间化合物，从而导致传统合金 性能的恶化，同时也给合金材料的组织和成分的控制带来很大 的困难。上世纪 90 年代初，台湾学者叶均蔚提出了高熵合金的 概念，即 ：以多种元素为主要元素的合金。也就是说这种合金是 由多种元素集体领导而表现其特色。高熵合金具有很多的特性， 如高强度，高硬度，耐磨性，耐腐蚀性和耐高温性，有着广阔的 发展前景。
TiVNbTa难熔高熵合金的吸放氢动力学
第 1 期第 101-107 页材料工程Vol.52Jan. 2024Journal of Materials EngineeringNo.1pp.101-107第 52 卷2024 年 1 月TiVNbTa难熔高熵合金的吸放氢动力学Hydrogen absorption-desorption kinetics ofTiVNbTa refractory high-entropy alloy龙雁1，2，张李敬1，2，杨继荣1，2，王芬1，2*（1 广东省金属新材料制备与成形重点实验室，广州 510640；2 华南理工大学机械与汽车工程学院，广州 510640）LONG Yan1，2，ZHANG Lijing1，2，YANG Jirong1，2，WANG Fen1，2*（1 Guangdong Provincial Key Laboratory for Processing and Forming ofAdvanced Metallic Materials，Guangzhou 510640，China；2 School ofMechanical and Automotive Engineering，South China University ofTechnology，Guangzhou 510640，China）摘要：通过真空电磁感应悬浮熔炼技术制备TiVNbTa难熔高熵合金试样，采用多通道储氢性能测试仪测试合金的吸放氢性能，并研究该合金的吸（放）氢行为及其动力学机制。
结果表明：单相BCC结构的TiVNbTa难熔高熵合金吸氢后生成TiH1.971，Nb0.696V0.304H和Nb0.498V0.502H2 3种氢化物新相。
氢化高熵合金粉末在 519 ，593 K和640 K 分别发生氢化物的分解反应，放氢后恢复单相BCC结构，因此TiVNbTa合金的吸氢反应属于可逆反应。
该合金在423~723 K温度区间具有较高的吸（放）氢速率，其吸（放）氢动力学模型分别符合Johnson-Mehl-Avrami （JMA）方程和二级速率方程，吸（放）氢的表观活化能E a分别为-21.87 J/mol和8.67 J/mol。
高熵合金课程论文
引言
自古以来，金属材料的发展对人类的文明就有极大地影响，随着人类文明的发展， 金属的应用范围越来越广，所以其性能也越来越受到高水平的要求，比如以往的纯铝拥 有良好的延展性，但是其强度是致命的缺点，往往是满足不了工作环境的要求，后来人 们发现向铝中加入锌元素，其在保持良好的塑性的同时，强度也大大提高。于是人们就 想像是不是合金元素加的越多其性能越优异，但以往的理论却对此认为合金元素的加入 会大大提高在熔炼中产生脆性的中间相几率，从而影响合金的力学性能。如变脆，此外， 也给材料的组织和成分分析带来很大的困难，因此合金元素的种类应该越少越好。
What the topic explores is Al-Cu-Ni-Zn-Sn high entropy alloy .we study the influence of high entropy alloy solidification structure and properties caused by temperature change though overheated treatment . and we analysis it by microscope image, X-ray diffraction experiment , MDI JADE 5.0 Software . The experiment has finished high entropy alloy preparation and overheated treatment ,high entropy alloy microscope image preparation and observation ,and analysis of atlas that drawed by MDI JADE 5.0 Software .etc.At last we conclude that overheated treatment has a certain effect to the high entropy alloy though the experimental data,and the alloy can get higher strength and hardness .etc.
超导电性
1908年昂纳斯（H.K.Onnes）成功地获得了液氦，使实验室温度达到了4.2K。 三年后他发现汞（Hg）的直流电阻在4.2K附近突然降为零。 这种显示超导电性的新的物理状态称为超导态。在一定温度下能表现出超导电 性的材料成为超导体。随后昂纳斯发现超导体在一定的外磁场作用下会失去超导 电性。因此超导体随着环境条件的不同（温度、磁场、压强等）可处于超导态， 也可处于正常态。 把超导体从正常态变为超导态的温度称为超导转变温度或临界温度，用Tc表示。 到目前为止，人们已经发现20多种元素和数千种合金及化合物在常压下具有超导 电性，
Tc/K
18.05 23.2 17.5 16.0 16.5 17.1 90.0 31.3 39.0
第一节
一、零电阻特性
ρ(T )
正常金属
超导态的基本特性
在低温下某一温度Tc时，超导体的电阻会突然降 为零的性质。 ρ(T )
超导体
ρ(T)=ρ0+BT5
(H=0)
TC
T/K
超导体从正常态变为超导态的温度Tc称为超导 转变温度或临界温度，它是表征 超导电性的最基本参量。目前测量到的临分之几eV。
B 0 t
理想导体和超导体中的磁通密度
（二）临界磁场
实验发现，磁场可以破坏超导电性。在样品温度低于Tc的某一温度下，当外 加磁场强度H小于某一临界值Hc时，超导体处于超导态，具有零电阻特性。当 H超过临界值Hc时，电阻突然出现，超导态被破坏，转变为正常态，称 Hc为临 界磁场，它是破坏超导电性所需要的最小外磁场。随着磁场增加而出现的磁场 穿透样品的方式与样品的几何形状有关。对于简单的长实心圆柱样品，当外磁 场平行于轴线时，存在两类可区分的磁行为。 第Ⅰ类：临界磁场与温度有关，
ZrNbTi系高熵合金的核用力学与抗辐照性能研究
ZrNbTi系高熵合金的核用力学与抗辐照性能研究ZrNbTi系高熵合金的核用力学与抗辐照性能研究引言：随着核能技术的发展，对材料性能的要求越来越高。
在核反应堆中，材料需要承受高温、高压、强辐照等极端环境。
因此，寻找一种具有优良核用力学性能和抗辐照性能的材料变得至关重要。
本文重点研究了ZrNbTi系高熵合金的力学性能和辐照性能。
一、ZrNbTi系高熵合金的组成与结构ZrNbTi系高熵合金是一种以Zr、Nb、Ti为基础元素的多组分合金。
高熵合金以其独特的组成和结构而引起了广泛的关注。
它由多个基础原子组成，形成固溶体结构，具有良好的热稳定性和机械性能。
二、ZrNbTi系高熵合金的力学性能研究1. 抗拉强度和屈服强度通过拉伸试验可以得到ZrNbTi系高熵合金的抗拉强度和屈服强度等力学性能参数。
实验结果显示，ZrNbTi系高熵合金具有较高的抗拉强度和屈服强度，表现出优异的强度。
2. 韧性韧性是材料在受到外界力作用下发生形变时不断吸收和耗散能量的能力。
研究表明，ZrNbTi系高熵合金具有较高的韧性，其断裂韧性远高于传统合金。
这意味着该合金具有更好的耐冲击性和抗裂纹扩展性。
3. 微观组织分析通过扫描电子显微镜（SEM）观察ZrNbTi系高熵合金的晶粒结构和相组成，发现该合金具有细小而均匀的晶粒。
由于高熵合金具有多组分均匀分布的特点，它能够在受力时形成更多的晶界使得材料具有更好的塑性变形。
三、ZrNbTi系高熵合金的抗辐照性能研究1. 辐照效应对晶体结构的影响高能粒子的照射会对材料的晶体结构产生不可逆的变化，称为辐照效应。
研究表明，ZrNbTi系高熵合金在辐照后其晶体结构能够迅速恢复，辐照效应对其影响较小。
2. 辐照损伤对力学性能的影响辐照损伤会对材料的力学性能产生影响，包括抗拉强度、屈服强度和韧性等方面。
ZrNbTi系高熵合金在辐照后仍然具有良好的力学性能，辐照损伤对其性能的影响较小。
3. 辐照生成的位错和晶界辐照过程中，粒子束与晶体相互作用会产生大量位错和晶界。
高熵型MnCuNiFeZn阻尼合金的高温阻尼行为与相变特征
第 1 期第 193-199 页材料工程Vol.52Jan. 2024Journal of Materials EngineeringNo.1pp.193-199第 52 卷2024 年 1 月高熵型MnCuNiFeZn阻尼合金的高温阻尼行为与相变特征High temperature damping behavior and phasetransition characteristics of high-entropyMnCuNiFeZn damping alloy梅玲1，牛红康1，丁双东2，田青超1*（1 上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室，上海200444；2 南通东凯精密科技有限公司，江苏南通226534）MEI Ling1，NIU Hongkang1，DING Shuangdong2，TIAN Qingchao1*（1 State Key Laboratory of Advanced Special Steel，Shanghai University，Shanghai 200444，China；2 Nantong Dongkai Precision TechnologyCo.，Ltd.，Nantong 226534，Jiangsu，China）摘要：制备了新型MnCuNiFeZn高熵阻尼合金，利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、动态热机械分析仪（DMA）与热膨胀仪等研究其微观组织、阻尼特性以及相变特征。
研究表明，在固溶以及不同时效工艺下，MnCuNiFeZn合金均为单一母相，合金晶粒大小均匀，呈现出高位错密度特征。
随着时效时间的延长，合金常温下发生磁性转变，但常温段的内耗值很低；在673 K以上的高温域，MnCuNiFeZn合金因相变使得内耗值急剧提高。
关键词：Mn基高熵合金；内耗；相变；高温阻尼性能doi：10.11868/j.issn.1001-4381.2023.000599中图分类号：TG146 文献标识码：A 文章编号：1001-4381（2024）01-0193-07Abstract：A new MnCuNiFeZn high entropy damping alloy was prepared.The microstructure，damping properties and phase transition characteristics of the alloy were studied by X-ray diffractometer，scanning electron microscopy，transmission electron microscopy，dynamic thermomechanical analyzer （DMA）and thermal dilatometer.The results show that the MnCuNiFeZn alloy is a single parent phase with uniform grain size and high fault density under solid solution and different aging processes.It is found that the magnetic transformation of the alloy occurs at room temperature with the extension of aging time， but the internal friction value at room temperature is very low.However，the internal friction value of MnCuNiFeZn alloy increases sharply in the high-temperature domain above 673 K due to the phase transformation.Key words：Mn-based high-entropy alloy；internal friction；phase transformation；high temperature damping property作为界面型阻尼材料，Mn铜基阻尼合金的阻尼能力主要来源于界面运动，包括｛101｝孪晶界和fcc-fct 马氏体相变过程的相界面运动［1-3］。
AlFeCrCuX高熵合金力学性能的第一性原理计算
AlFeCrCuX高熵合金力学性能的第一性原理计算高熵合金是上世纪九十年代发现并命名的一种新型合金,它突破了以一种或两种元素为主元的传统合金设计理念,近年来已成为材料研究的热点之一。
高熵合金被定义为五到十三种合金按照等原子比或接近于等原子比进行混合后所形成的合金,其中多主元金属元素混合所产生的高熵效应,使高熵合金具有简单的立方系晶体结构,并不形成金属间化合物或复杂相,因此高熵合金表现出很多传统合金所不具有的优异性能,如高加工硬化性、高硬度、耐腐蚀性、耐高温软化性、高电阻率、耐高温氧化性等。
近几年的研究又发现了一些较简单的六方结构的高熵合金。
但是目前对于高熵合金的研究大都靠实验室支持,做一些高熵合金相组成、性能检测和设计方面的工作,相关的理论研究较少,因此对其性能的研究结果非常有限。
本文采用虚拟晶体近似的方法建立AlFeCrCuX(X=CoNi,TiZn)高熵合金的晶体模型,利用基于密度泛函理论的第一性原理的CASTEP软件包,计算了两种典型高熵合金AlFeTiCrZnCu和AlCoCrCuFeNi的结构及稳定性、弹性和塑性性能。
通过对AlFeCrCuX(X=CoNi,TiZn)高熵合金结构性能的计算发现,高熵合金的原子种类较多的晶格常数小,密度大,说明多原子的高熵合金结合能较大,结构稳定;高熵合金元素含量对其结构也有一定影响,Al、Ti、Cr等元素含量增加会使高熵合金的晶格常数增大,密度减小,Fe和Ni等元素含量增加会使高熵合金的晶格常数减小,密度增大。
对AlFeCrCuX(X=CoNi,TiZn)高熵合金基态总能量和生成热进行计算,生成热决定了高熵合金的热力学稳定性。
六元合金体系的基态总能量最小,系统稳定性最好。
从生成热计算结果中可以看出,除五元合金AlFeTiCrZn外的生成热皆为负值,说明两种高熵合金在热力学性能是稳定的,元素含量及压力变化并不会改变高熵合金的热力学稳定性。
高熵合金需要很大的压力才会发生结构相变,因此在高压作用下的稳定性较好。
难熔高熵合金的研究进展
难熔高熵合金的研究进展摘要：高熵合金（HEA）有五种或五种以上的主要元素，具有四种核心效应：高熵、缓慢扩散、严重晶格畸变和鸡尾酒效应。
这些效应导致了HEA的一些独特性质。
一些高熵高温合金有望取代镍基高温合金，成为下一代高温材料。
因此，本文对难熔高熵合金的一些方面进行了综述和讨论，包括微观结构、室温力学性能、高温强度和耐磨性。
关键词：难熔高熵合金；力学性能；耐磨性1.引言2004年，Yeh et al.[1]提出了新型合金设计新概念的高熵合金（HAEs）。
这种具有广阔成分空间的合金设计方法，为探究先进的高温材料提供了新的机遇。
之前的研究表明，高熵合金在高温下具有较强的抗软化性[2]和迟滞扩散性[3]。
因此，高熵合金被广泛认为是最具有潜力的高温材料。
提高合金的熔点可以大大提高材料的最高工作温度。
基于以上的设计方法，难熔高熵合金于2010年被首次提出[4]。
最初难熔高熵合金由W、V、Nb、Mo、Ta这五种难熔元素组成，随后成分扩大到了其它难熔元素。
有时也添加非难熔元素。
一方面降低难熔高熵合金的密度，同时也提高材料的高温抗氧化性能。
近年来，由于难熔高熵合金的应用前景，国内外的研究人员对其进行了大量深入的研究。
本文主要介绍了难熔高熵合金的制备方法、微观结构和各方面性能。
2.难熔高熵合金的制备方法难熔高熵合金采用的合金元素基本为难熔元素（熔点高于1650℃），且存在相关组元熔点差异大的情况，使得难熔高熵合金的制备方式上充满了挑战。
目前制备难熔高熵合金的方法大致有：真空电弧熔炼[5]、粉末冶金、磁控溅射、激光增材制造等。
3.难熔高熵合金的相和微观结构截止目前位置，有关于难熔高熵合金进行了大量的报道。
难熔高熵合金因使用组元元素熔点高，因此其均匀化处理温度也高于传统材料。
因此，绝大多数报道的难熔高熵合金组织都是铸态状态下的，为树枝晶组织。
4.难熔高熵合金的性能4.1 力学性能4.1.1 室温力学性能严重晶格畸变是单相高熵合金（HEA）的四个核心效应之一，对屈服强度有显著影响。
材料热力学与动力学复习资料+课后习题
材料热力学与动力学（复习资料）一、 概念•热力学基本概念和基本定律1. 热0：一切互为热平衡的物体，具有相同的温度。
2. 热1： - 焓：恒压体系→吸收的热量=焓的增加→焓变等于等压热效应 - 变化的可能性→过程的方向；限度→平衡3. 热2：任何不受外界影响体系总是单向地趋向平衡状态→熵+自发过程+可逆过程→隔绝体系的熵值在平衡时为最大→熵增原理（隔离体系）→Gibbs 自由能：dG<0，自发进行（同T ，p ： ）4. 热3：- (H.W.Nernst ，1906)： - (M ．Plank ，1912)：假定在绝对零度时，任何纯物质凝聚态的熵值为零S*(0K)=0 - (Lewis ，Gibson ，1920)：对于过冷溶体或内部运动未达平衡的纯物质，即使在0K 时，其熵值也不等于零，而是存在所谓的“残余熵” - Final ：在OK 时任何纯物质的完美晶体的熵值等于零• 单组元材料热力学1. 纯金属固态相变的体积效应- 除非特殊理由，所有纯金属加热固态相变都是由密排结构（fcc ）向疏排结构（bcc ）的转变→加热过程发生的相变要引起体积的膨胀→BCC 结构相在高温将变得比其他典型金属结构（如FCC 和HCP 结构）更稳定（除了Fe ）- 热力学解释1→G ：温度相同时，疏排结构的熵大于密排结构；疏排结构的焓大于密排结构→低温：H ；高温：TS - 热力学解释2→ Maxwell 方程： - α-Fe →γ-Fe ：磁性转变自由能- Richard 规则：熔化熵-Trouton 规则：蒸发熵 （估算熔沸点）2. 晶体中平衡状态下的热空位- 实际金属晶体中空位随着温度升高浓度增加，大多数常用金属（Cu 、Al 、Pb 、W 、Ag …）在接近熔点时，其空位平衡浓度约为10-4；把高温时金属中存在的平衡空位通过淬火固定下来，形成过饱和空位状态，对金属中的许多物理过程（例如扩散、时效、回复、位错攀移等）产生重要影响3. 晶体的热容- Dulong-Petit ：线性谐振动子+能量均分定律→适应于较高温度及室温附近，低温时与实验不符U Q W∆=-dH PV U d Q =+=)(δRd Q S Tδ=()d dH TdS G H d TS =--=00lim()lim()0p T T T GS T→→∂∆-=∆=∂()()V T T P V V S ∂∂=∂∂//()()()T T T V P V V S T V H ∂∂+∂∂=∂∂///RK mol J T H S mm m ≈⋅≈∆=∆/3.8/K mol J T H S b v v ⋅≈∆=∆/9.87/3V V VQ dU C RdT dT δ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭-Einstein(固体振动热容理论)：晶体总共吸收了n 个声子，被分配到3N 个谐振子中；不适用于极低温度，无法说明在极低温度时定容热容的实验值与绝对温度的3次方成比例。
高熵合金在各领域的应用 -回复
高熵合金在各领域的应用-回复高熵合金是一种由多种元素组成的合金，具有高度均匀分布的原子结构和优异的力学性能。
由于其独特的微观结构和性能特点，高熵合金在各个领域都有广泛的应用。
本文将从材料、航天航空、能源、生物医学和电子等不同领域逐一介绍高熵合金的应用。
高熵合金在材料领域的应用主要体现在材料设计和强韧性能方面。
由于高熵合金具有均匀分布的原子结构，其原子间的位错移动受到限制，使其具有较高的抗变形能力和抗破坏能力。
因此，高熵合金可以用于制备高强度和高韧性的结构材料，如飞机机身、汽车零部件和钢轨等。
此外，高熵合金还可以用于制备高温合金，因其具有较高的熔点和耐高温性能，适用于航空发动机、核电设备以及航天器等高温环境下的应用。
在航天航空领域，高熵合金的应用主要体现在航空发动机和航天器材料方面。
航空发动机是一个高温高压环境，对材料的耐高温和抗氧化性能提出了极高的要求。
高熵合金由于其均匀分布的原子结构和优异的耐高温性能，可以用于制备高温合金部件，提高航空发动机的工作温度和效率，从而提升飞机的性能和经济性。
此外，高熵合金还可以用于制备航天器材料，如航天器的外壳和耐热材料等，保证航天器在极端温度和环境下的稳定性和耐腐蚀性能。
在能源领域，高熵合金的应用主要体现在新能源领域和节能环保领域。
在新能源领域，高熵合金可以用于制备高效的光伏材料和电池材料，提高太阳能电池和锂离子电池的能量转换效率和循环寿命。
同时，高熵合金还可以用于制备储能材料，如高温储能材料和超导材料等，提高能源的储存和利用效率。
在节能环保领域，高熵合金可以用于制备高效的能源转换器和催化剂材料，提高能源的利用效率和减少环境污染。
在生物医学领域，高熵合金的应用主要体现在生物材料和医疗器械方面。
由于高熵合金具有良好的生物相容性和抗腐蚀性能，可以用于制备人工关节、牙科材料以及生物医用不锈钢等。
此外，高熵合金还可以用于制备生物传感器和生物薄膜等，用于疾病的检测和诊断。
一种耐酸腐蚀的Al-Nb-Ti-Zr-Si系高熵合金[发明专利]
![一种耐酸腐蚀的Al-Nb-Ti-Zr-Si系高熵合金[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c81947548f9951e79b89680203d8ce2f006665dd.png)
专利名称：一种耐酸腐蚀的Al-Nb-Ti-Zr-Si系高熵合金专利类型：发明专利
发明人：骆鸿,魏亚,成红旭,潘志敏,李晓刚
申请号：CN202111488736.4
申请日：20211207
公开号：CN114293085B
公开日：
20220621
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种含Si的耐酸腐蚀高熵合金材料及其制备技术。
该高熵合金的成分组成为AlNbTiZrSix，各组分按原子百分比以此为：Al22～27％，Nb22～27％，Ti22～27％，Zr22～27％，Si0.1～1.5％。
通过调整Si元素的含量，改善高熵合金的微观组织、硬度和耐蚀性。
本发明通过WK‑Ⅱ型真空电弧炉制备高熵合金，制备方法包括：超声清洗与材料称重；熔炼：使用WK‑Ⅱ型真空电弧炉在氩气环境下反复熔炼材料多次。
本发明所制备的AlNbTiZrSix高熵合金具有双相结构，组织均匀，成分无偏析，且在盐酸溶液的苛刻环境中显示出优异的耐蚀性。
AlNbTiZrSix高熵合金同时具备良好的硬度和耐蚀性，在化工生产和石油装备工业具有良好的应用前景。
申请人：北京科技大学
地址：100083 北京市海淀区学院路30号
国籍：CN
代理机构：北京市广友专利事务所有限责任公司
代理人：张仲波
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高熵陶瓷(Zr_(17)Hf_(17)Ce_(17)Y27La_(27))O2-δ的制备及烧结行为
第36卷 第4期 无 机 材 料 学 报Vol. 36No. 42021年4月Journal of Inorganic Materials Apr., 2021收稿日期: 2020-07-06; 收到修改稿日期: 2020-08-28; 网络出版日期: 2020-10-19基金项目: 国家自然科学基金青年基金(51802213); 山西省应用基础研究计划面上青年基金(201901D211118)National Natural Science Foundation of China (51802213); Program of Applied Basic Research Program of Shanxi Province (201901D211118)作者简介: 张丰年(1998–), 男, 硕士研究生.E-mail:*******************ZHANGFengnian(1998–),male,Mastercandidate.E-mail:*******************通信作者: 苗 洋, 副教授.E-mail:*****************.cn文章编号: 1000-324X(2021)04-0372-07 DOI: 10.15541/jim20200374高熵陶瓷(Zr 1/7Hf 1/7Ce 1/7Y 2/7La 2/7)O 2-δ的制备及烧结行为张丰年, 郭 猛, 苗 洋, 高 峰, 成楚飞, 程富豪, 刘宇峰(太原理工大学 材料科学与工程学院, 太原 030024)摘 要: 近年来, 不同体系的高熵陶瓷迅猛发展, 但萤石结构高熵氧化物仍处于研发初期。
本研究采用机械球磨和常压烧结的方法合成一种新型高熵萤石氧化物, 利用XRD, SEM, TG-DSC 和可视化形变分析仪研究了陶瓷的物相转变、表面形貌以及烧结行为。
研究结果表明, (Zr 1/7Hf 1/7Ce 1/7Y 2/7La 2/7)O 2-δ是一种非等摩尔的“高熵”陶瓷, 其内部各元素分布均匀。
超导材料的研究进展及应用
超导材料的研究进展及应用邹芹;李瑞;李艳国;王明智【摘要】本文主要综合叙述了超导材料及其超导微观理论的发展历史及现状、超导材料的分类、制备方法、分析测试仪器以及实际应用等.自发现超导现象以来,超导材料的研究一直备受各界科研人士的关注,不断的发展、突破.迄今为止,BCS理论可以很好地解释常规超导体的微观超导现象.近几年发现处于热点的部分先进高熵合金也具有超导性,且BCS理论可以解释其微观超导现象.这一发现引起科研人员的广泛关注.本文主要针对高熵合金超导材料对超导材料的研究进展进行归纳分类,期待对于超导材料的起源、发展历程的了解起到一定的作用,并且对于高熵合金的超导性研究有一定的帮助.【期刊名称】《燕山大学学报》【年(卷),期】2019(043)002【总页数】13页(P95-107)【关键词】超导材料;零电阻效应;完全抗磁性;研究应用【作者】邹芹;李瑞;李艳国;王明智【作者单位】燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TB340 引言对于远距离电能的运输，由于电阻，导电材料在输电过程中消耗了电能而造成极大的能源浪费，这个难题令各国科研者头疼不已。
而1911年荷兰物理学家Onnes为这个问题的解决开辟了道路，他发现极低温下汞的超导电性[1]，而后越来越多的超导材料进入人们视野。
至今，有许多科学家一直致力于超导材料对社会生活的各方面贡献，例如利用超导磁体的核磁共振成像(MRI)已被广泛地应用于医疗检测、诊断之中[2]；将超导材料的零电阻特性运用在计算机集成电路芯片元件间的连接线上，缓解发热问题，解决散热问题且提高计算机运算速度；利用超导材料的Meissner效应可以制造磁悬浮列车，减小摩擦损失等[3]。
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在超高压力下超导 电性稳定性 的发现
最近， 中国科 学 院物 理研 究 所／ 北 京 凝 聚态 物理 国 家实验 室 （ 筹） 超 导 国家
重点 实验 室郭静 副研 究员 、 博士 生王 红红 和孙力 玲研 究员 等与美 国普 林斯 合作 ， 对其提供 的高质量 高熵合 金— —钽铌 （ Ｔ ａ Ｎｂ ） 。 铪锆
算 和理 解 ， 结 合光 谱 学 的实验 表 征手 段， 该 团队提 出一 种 计算 宽带 隙无 机 非金属 材料 基 体带 隙 的方法 ， 并 揭示 材 料 发光 的热 稳定 性机 理 ， 除了 热和 声 子相 互作 用 可引 起 发光猝 灭 外 ， 由 热 引起 的 材 料 吸 收率 下 降是 导 致 发 光材料热猝灭的另一个原因。 （ 中国
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又一重要 成果 。 该系统未 来发展 重点将不 仅仅是 用于更 大尺寸构件 的制 造 ， 事 实 上， 系统所 具有 的智 能学 习 能力 才是关 键 ， 可 以使该 ３ Ｄ打 印系 统通 过分 析每 次 ９ ０ ０ ／ ０ ， ８ ５ ￣ Ｃ／ ８ ５ ％ＲＨ条件老化 １ ６ ０ ０ ｈ 以
变形 量下 仍能 很好 的保持 其常压 相所 具有 的超导 电性 。 该 发现 不仅 丰富 了人们
米、 可列装２ ５ 列地铁车辆 的镁合金精密
挤压型 材订单 的成 功交付 。 此 次 天智 公 司通 过 自主研 发 ， 成 功打通 了材料设计 、 挤压 成型模 拟 、 模
具优化设计、 挤压工艺参数优化、 现
钛（ Ｈｆ Ｚ ｒ Ｔｉ ） 样 品 的超 导 电性进行 了系统的原 位超高压研 究 。 发现该 合金在压 力下 具有令 人惊 奇的 稳定零 电阻的超导 电性 ： 在 高达 １ ９ ０ ． ６ＧＰａ 的压 力范 围 内 能保 持 其 电阻一 温 度 曲线 的超导 转变 陡 降和 清 晰的零 电阻行为 ， 而且在 如 此大
“ 复兴号 ’ ’ 高铁动车组
批量应用镁合金型材
近 日， 成 都天 智 轻量 化 科技 有 限 公 司（ 以下 简称“ 天智 公 司” ） 圆满完成
属工业协 会 ）
高熵合金 Ｔ ａ — Ｎｂ — Ｈｆ － Ｚｒ — Ｔｉ
了中国标准 动车组 “ 复 兴号” 列 车用 镁 合金挤压 侧墙型材 和地板导 槽型材 首
对超 导实 验现 象的 了解 ， 也对 超导理 论方 面完 整 的理 解超 导机 制提供 了新 的实
验依据 。 此外 ， 还为满足 对在超高压 等极 端条件 下服役 的超 导材料 的潜在需 求提
场精 细调 控 、 型 材矫 形 定尺 等全 技术
流程， 成 功实 现 了大 尺寸 、 薄壁、 复杂 截 面 镁 合 金精 密 挤 压 型 材 的 批 量供
料与器件 团队 ， 研发 出一种新型钡镥 硅氧铈 （ Ｂ ａ Ｌ ｕ ２ Ｓ ｉ Ｏ ２ ： Ｃ ｅ ） 硅酸盐青 色荧光 粉 ； 在１ ６ ０ ￣ Ｃ 时， 其荧光量子 效率可维 持室温 的９ ４ ％， 表现 出 良好 的热稳定性 。 近 日， 该 团 队通 过 理 论和 实 验 相 结 合， 在Ｂ ａ Ｌ ｕ ２ Ｓ ｉ Ｏ ： 基 青 色 荧 光 粉 发 光 性 能 调 控 方 面 开 展 系 统 研 究。 通 过工艺优 化， 荧 光 内量 子 效 率 提 升 至
批订 单的交付 ， 总 长度 近万延 长米 ， 通 过 了 中国 中车 集 团某 公 司 的各 项检 测， 并成功列装本批次 １ １ 列“ 复 兴号” 动 车组。 下一批 “ 复兴号 ” 列车 镁合金轻量 化精密 型材正在 洽谈 中。 与此 同时 ， 公 司还 完成 了型材 总长度超 过一万 延长
中国科学家突破稀土分离关键技术
中国科 学 院厦 门稀土材 料研 究所 还与赣 州稀 土集 团合 作 ， 对 废渣 中稀 土和 放射 性元 素 的回收开 展研 究 ， 发现渣 中稀 土含量 为原 山含量 的 ｌ ３ ０ 多倍 ， 但 回收 其 中的有价稀 土元素及 放射性 元素存在 很大 的挑战 。 针对放 射性废 渣的特点 ， 研
科 学 院）
究 团 队应 用新 型萃取 体系 ， 目前工 业试验 进展 顺 利 ， 废 渣经 过酸 溶解和 萃取 ， 酸
浸液 的稀 土 回收率 大于 ９ ２ ％， 放射 性元 素钍 的回收率 大于 ９ ０ ％； 分 离所得镥 产 品 的纯度 大于 ９ ９ ％。 废水 中 ， 残余钍 的含量达 到稀土工业 污染物排 放标准 。 中科 院海 西研 究 院团 队还与 中科 院长春 应用 化学研 究所 、 美 国橡 树岭 国 家 实验 室 、 美 国劳伦斯 伯克 利 国家实验 室等 国 内外知名 机构 合作 开展工 程 技术研 究， 提高 我 国离子 型矿 的稀 土利用率 。 该项研 究有 利于 显著 降低 酸碱消 耗 ， 可节 约直接 生产成 本 ２ ５ ％～３ ０ ％， 具有显 著的 间接 经济效益 和社会 效益 。 （ 中国有色金
上 的 光 衰小 于 １ ０ ％。 仅 采用 该青 色荧
打 印零件 时参数 的设置进 行学 习， ＧＥ 公司将这 比喻为 艺术上 通过不 断练 习达 到 完美 的过程 。 （ 北 方科技 信息研究所 ）
光 粉与红粉 复合 ， 即可在ＮＵＶ 芯片上
获 得 显色 指数 ９ ０ 以上 的 白光 。 基 于对 Ｂ ａ Ｌ ｕ ２ Ｓ ｉ ６ Ｏ２ 第 一性 原理 电子结 构计
的压力 范 围内其超导转 变温度 变化很小 。 在上 海光 源完成 的高压 同步辐射ＸＲＤ 实验结果 表 明在 ９ ６ ＧＰ ａ 的压 力下 ， 样 品的体 积被压缩 至 ２ ８ ％， 但没有发 生结构相 变。 该项研究 结果表 明（ Ｔ ａ Ｎｂ ） （ Ｈ ｆ Ｚ ｒ Ｔ ｉ ） 。 ， 高熵合 金超导体在超 高压产 生的大
供 了一种候选合 金 。 （ 中科 院物理所 ）
中科 院宁波材料 所 Ｌ Ｅ Ｄ 用稀土发光材料研究获进展
中国科学 院宁 波材料技术 与工程研 究所先进 制造技 术研究所 的光 电功能材
应， 突 破 了 当 前 镁 合 金 精 密 挤 压 技 术的瓶颈。 这 批 镁 合 金 型 材 在“ 复 兴 号” 上 的成 功安装 ， 实现 了世界上最 高