传统合金材料以一种或者两种金属元素元素作为主要元素,同时添加其它的元素以改善合金的性能,这种思路限制了能够开发合金的种类。高熵合金是新发展的一类新型合金,一般而言,高熵合金是指主要由5种及5种以上的合金元素以等摩尔或者近似等摩尔比组成,每种元素的原子比在5-35%。高熵合金的设计理念为合金的设计提供了更加丰富的选择。随着研究的不断进展,高熵合金逐渐向其它方向发展,例如,非等摩尔高熵合金,共晶高熵合金,多种强化机制复合的高熵合金等。由于其具有高强度,高硬度,耐磨损,耐腐蚀,抗辐照,抗高温软化性能好等特点而引起了研究人员的广泛关注。各个研究领域的研究人员可以根据自己的需要选择合适的合金元素,进而设计和探索以前没有尝试的合金成分组合,有可能达到理想的效果。基于面向核电应用的初衷,我们在前期的合金设计中选择了热中子吸收截面较低的合金元素,通过运用高熵合金的相形成规律,计算了相关的热力学参数,从大量的合金中选出可能会形成单相高熵合金的体系,然后利用CLAPHAD计算模拟了合金的非平衡凝固过程和平衡相图,成功制备了MoNbCrVTi单相高熵合金,申请了专利并将于近期发表初步的研究结果。实验结果发现,该合金具有组织简单,强度高等特点。但是在后续的工作中,还需要持续改善合金的性能,并且需要进行更多模拟核电环境下合金的相关行为研究。
图1 MoNbCrVTi合金的CALPHAD模拟计算 图2 MoNbCrVTi合金的XRD图谱
图3 MoNbCrVTi合金的SEM图和能谱面扫结果