材料科学一直在探索如何通过精密的材料结构设计来实现优异的性能控制,传统上晶体合金中结构的长程有序性被认为是取得这些控制的关键。然而,近年来非晶高熵合金的出现一度颠覆了这种认识,成为了材料科学研究的新方向和热点。
与晶体高熵合金不同,非晶高熵合金拥有与晶体结构显著不同的非晶态固溶体,其中原子的排列状态无序、分布均匀,呈现出类似玻璃的结构。虽然无序结构在过去而言或许被认为是缺陷、障碍和不确定因素,但正是由于这种“不确定性”,可使材料表现出许多出人意料的物理和力学特性。
非晶高熵合金在诸多性质方面具有突出的表现,例如:
1. 高韧性:非晶态结构的无序性可以增加材料的局部应力分散能力,从而提高抗断裂和韧性能;同时,无定形结构还可以抑制材料屈服点附近的位错运动,提高其断裂韧性。
2. 高硬度:无序结构中存在各向异性组分,这也使得非晶高熵合金在硬度方面表现出较高的物理特性。
3. 良好的抗磨损和抗腐蚀性:非晶态结构的无序性可以有效地减少材料表面的缺陷数量,更均匀的元素分布还可以减少氧化物和腐蚀物的产生。
在实践应用方面,非晶高熵合金已经被用于制造高温热喷涂覆盖层、汽车零部件、磁性材料等。例如,用于热喷涂覆盖层的非晶高熵合金,不仅能够提高材料的高温稳定性,而且在环境和机械腐蚀等方面也表现出较高的耐久性。
虽然非晶高熵合金的无序结构和不确定性现象还需要进一步研究,但不可否认的是,其具有的优良物理和力学特性和材料性能是晶体合金等传统材料所不具备的。因此,非晶态高熵合金在未来的材料科学领域必将得到更广泛的应用和研究。
