www.188betkr.com 讯1995年，Yeh等突破材料设计的传统理念，在非晶合金基础上提出了新的合金设计理念，称为高熵合金(High Entropy Alloy，HEA)。该合金由5种及以上元素以等原子比或近等原子比组成，每种元素含量为5%~35%。这种理念突破了传统合金以一种或两种元素为主的设计思路，为合金发展开拓了一条全新道路。
尽管HEA的组成元素种类较多，但其更倾向于形成简单的固溶体结构，常见的结构类型包括面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和密排六方（HCP）等。
相较于传统金属材料，HEA具有以下4个方面的效应：一是热力学上的高熵效应，使体系更倾向于形成单相固溶体、稳定的相结构；二是动力学上的缓慢扩散效应，HEA的多组元相互作用导致原子扩散缓慢，不利于相的析出；三是结构上的晶格畸变效应，HEA中不同组分间的原子半径、晶格势能及键类型的差异导致合金的晶格发生畸变，有利于合金力学性能的提升；四是性能上的鸡尾酒效应，鸡尾酒效应是指各元素之间的相互作用所产生的复合效应，即可以产生性能上的突变。
这些效应赋予HEA优异的性能，如Ti0.5CoCrFeNiAl具有很高的强度，CoCrFeNiCuAl0.5的延展性很好，Al0.5CoCrCuFeNi具有优异的抗疲劳性能，Al0.2Co1.5CrFeNi1.5Ti合金具有优良的耐磨性，Al0.5CoCrCuFeNi合金具有很优异的耐腐蚀性，TiCoCrFeNiAlSi具有很好的抗高温氧化性等。因此，HEA成为近年来最具发展潜力的金属材料之一。
HEA粉体在储氢领域的应用
高熵合金由多种非贵重金属元素融合而成，具有显著的晶格畸变特性，由于各元素原子半径的差异，原子半径的不同会产生较大的间隙位置，同时其多主元特点提升了与氢的结合能，因此，高熵合金粉末在储氢领域潜力巨大，或将成为稀土储氢材料的强劲竞争对手。
瑞典乌普萨拉大学研究发现，TiVZrNbHfHEA具有超高的储氢量。在299℃、氢压为0.5 MPa的条件下，其最大的氢与金属的原子比（x）可以达到2.5，对应的储氢量质量分数为2.7%。通常情况下，金属储氢材料的x最高只有2，因此，这一突破性的发现激发了全球范围内研究学者对于HEA储氢的研究兴趣。
目前，研究人员主要通过合金化来增加HEA粉体结构缺陷和比表面积，从而提高氢气的吸附能力和储存密度。此外，HEA的复合结构也有助于提升吸附和脱附氢气的热力学性能，从而提高储氢合金材料的能量密度和吸附或释放速率。
HEA粉体在催化领域的应用
HEA粉体在化学反应中能够显著提高催化剂的活性和选择性，从而实现高效催化反应。通过特殊的配方和制造工艺，可以制备出具有优异催化性能的HEA粉体催化剂，在环境保护和节能等领域具有潜在的应用价值。研究发现，HEA粉体催化剂在水处理领域有着良好的应用前景。该催化剂表现出优异的催化氧化性能，能够高效降解废水中的有机物和重金属离子，实现废水的净化和回收，并且具有可循环使用的特点，对环境保护产生积极影响。
例如，以AuAgPtPdCu HEA粉体制成的催化剂在有机合成反应中展现出卓越的催化活性和选择性，尤其在高效还原CO2为高附加值的化学品（如乙酸、乙烯等）方面表现出优异性能，具有较高的经济和环保价值。在催化剂的开发过程中，通过加入不同的元素和调整配比，可以制备出具有不同活性和选择性的HEA粉体催化剂。
HEA粉体在生物医学领域的应用
在骨科植入物和牙科治疗材料方面，HEA具备优异的力学性能和生物相容性，可以显著提高医疗设备的质量和安全性。出色的耐腐蚀性和生物相容性使得HEA在长期植入体内时表现出优异的耐用性和生物稳定性。
此外，纳米HEA粒子在肿瘤药物及致癌物质的研究也引起了广泛的关注。同时，在细胞分离和细胞内染色技术等领域也发挥着重要作用。例如，可将安全的纳米磁性粒子注射到人体中，这些粒子表面包覆有高分子物质，具有良好的生物相容性。在外部磁场的驱动下，纳米粒子可以被引导至病变区域，从而通过联合诊断和治疗的方式实现精确治疗。未来，HEA纳米粉体有望在医学造影、药物传递、细胞染色、细胞分离以及消毒杀菌等医学领域获得应用。
HEA粉体在电磁屏蔽领域的应用
研究人员对2种不同尺寸的AlCoCrFeNi HEA粉体进行了电磁干扰屏蔽效果的研究。结果表明，AlCoCrFeNi HEA是一种潜在的屏蔽材料，其屏蔽效果随着Al、Cr粉粒径的减小而增强。在制备电磁屏蔽膜或涂层时加入HEA粉体，可以提高其电磁屏蔽效果。此外，HEA粉体还可以用于制备复合材料，如HEA纳米复合材料，能够提高电磁屏蔽材料的力学性能和热稳定性，从而达到更加理想的屏蔽效果。
未来人们可以利用HEA粉体的高电导率和高磁导率，开发出电磁波吸收材料，如电磁屏蔽墙板和电磁隔离室等产品，以实现对电磁波的屏蔽。此外，HEA粉体也可用于微波炉和磁控阴极等电子设备零部件的制造，以提高其稳定性。
HEA粉体的制备
高熵合金粉体制备技术主要包括机械合金化（MA）、雾化法、射频等离子体球化法（RFPS）、等离子电弧法（PAD）、化学还原法（CR）等。在制备技术选择过程中，首先应考虑应用场景所需粉体的自身特性和工艺特性，其次还应兼顾制备技术的经济性、环保性、可否批量化生产等方面的问题。
参考来源：
[1]董福宇等：高熵合金粉体制备及应用的发展现状，沈阳工业大学
[2]张卫东等：高熵合金粉体研究进展，湖南大学
[3]权峰等：高熵合金粉体制备及应用研究进展，安徽工业大学
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