第7期 周云军等：多组元：TiVCrMnFeCoNiCu高熵合金系室温力学性能 .767. 出，本合金系总的趋势是随着A1含量的提高，其枝 晶、枝晶间隙显微硬度相应提高 20um 20m d 20m 20m 图2合金系压缩断口SEM形貌.(a)AI0:(b)AI1;(c)A12:(d)A15 Fig.2 SEM images of compressive fracture surface:(a)Al0:(b)All:(c)Al2:(d)Al5 11.5 间化合物相，该九组元合金系合金凝固后并没有形 成数目众多的金属间化合物，而是形成了以fcc或 10.5- bc等无序固溶体为主的组织，正是该合金系固有 蛋 9.5- 枝品 的高混合嫡特性使得无序固溶体会优先析出， 8.5 abcc og相。AT?未知相 不 15 枝品间 Al5 6.5 (00 AI2 5.5 0 10 20 30 40 A1原子分数% All 图3A10、A1,A12和A5合金枝晶、枝晶间隙显微硬度 Al0 12 Fig.3 Average dendritic and interdendritic microhardness of Al0. All.Al2 and Al5 alloys 102030 405060708090100 26e) 3分析与讨论 图4AI0、AI1,A12和AI5合金XRD图谱 Fig.4 XRD patterns of Al0.All.Al2 and Al5 alloys Al,TiVCrMnFeCoNiCu合金系之所以有很高 的断裂强度和显微硬度，是由高熵合金独特的组织 多组元合金混合嫡Smx计算公式如下，当c1≈ 特点决定的 c2≈.≈cn时，Smix达到最大值： 由图4所示的合金系XRD分析结果可以看出， Smix 除AI0合金组织相对复杂，为面心立方(fcc)、体心 R分one空。=1. =1 立方(cc)固溶体和拓扑密堆o相等多相共存外，其 式中，c:为组元i的摩尔分数，R为气体常数 他几种合金组织非常简单：AIl合金为fcc、bcc两相 在AlxTiVCrMnFeCoNiCu合金系中，AIO、All、 共存结构；AI2合金中只存在bcc单相；在Al5合金 A12和A15合金的混合嫡经计算分别为17.29， 中，bcc固溶体基体上析出了少量Al3Ti等有序金属 18.27,17.99和15.97JK1.相比较而言，两种主出‚本合金系总的趋势是随着 Al 含量的提高‚其枝 晶、枝晶间隙显微硬度相应提高． 图2 合金系压缩断口 SEM 形貌．（a） Al0；（b） Al1；（c） Al2；（d） Al5 Fig．2 SEM images of compressive fracture surface：（a） Al0；（b） Al1；（c） Al2；（d） Al5 图3 Al0、Al1、Al2和 Al5合金枝晶、枝晶间隙显微硬度 Fig．3 Average dendritic and interdendritic microhardness of Al0‚ Al1‚Al2and Al5alloys 3 分析与讨论 Al xTiVCrMnFeCoNiCu 合金系之所以有很高 的断裂强度和显微硬度‚是由高熵合金独特的组织 特点决定的． 由图4所示的合金系 XRD 分析结果可以看出‚ 除 Al0合金组织相对复杂‚为面心立方（fcc）、体心 立方（bcc）固溶体和拓扑密堆 σ相等多相共存外‚其 他几种合金组织非常简单：Al1合金为 fcc、bcc 两相 共存结构；Al2合金中只存在 bcc 单相；在 Al5合金 中‚bcc 固溶体基体上析出了少量 Al3Ti 等有序金属 间化合物相．该九组元合金系合金凝固后并没有形 成数目众多的金属间化合物‚而是形成了以 fcc 或 bcc 等无序固溶体为主的组织‚正是该合金系固有 的高混合熵特性使得无序固溶体会优先析出． 图4 Al0、Al1、Al2和 Al5合金 XRD 图谱 Fig．4 XRD patterns of Al0‚Al1‚Al2and Al5alloys 多组元合金混合熵 Smix计算公式如下‚当 c1≈ c2≈…≈cn 时‚Smix达到最大值： Smix＝— R ∑ n i＝1 ciln ci‚∑ n i＝1 ci＝1． 式中‚ci 为组元 i 的摩尔分数‚R 为气体常数． 在 Al xTiVCrMnFeCoNiCu 合金系中‚Al0、Al1、 Al2和 Al5 合金的混合熵经计算分别为 17∙29‚ 18∙27‚17∙99和15∙97J·K —1．相比较而言‚两种主 第7期 周云军等： 多组元 Al xTiVCrMnFeCoNiCu 高熵合金系室温力学性能 ·767·