
经查阅大量相关文献资料后发现,在目前的研究状况下,关于三元中熵合金 CrMoTi 的实验数据仍处于空白状态,尚未见诸报道。有鉴于此,我们计划采用真空电弧熔炼结合铜模铸造的制造方法,来开展 CrMoTi 中熵合金的制备工作,以期填补该合金体系在实验数据方面的空缺,为后续的深入研究提供有力的数据支撑。并且,在这一研究成果的基础之上,进一步尝试添加诸如 Al、Nb 等其他关键主元元素,从而拓展至四元甚至五元高熵合金的探索领域,深入挖掘其潜在的性能优势和应用价值。现阶段,高熵合金成分设计的理论研究与实验探索,大多是基于铸态合金的基础之上展开的,然而,运用新型的增材制造技术来制备多主元合金的相关实验数据却极为匮乏,这无疑为该领域的发展带来了一定的局限性。事实上,合金的微观组织形态以及综合性能表现,在很大程度上会受到制备方法的影响,其中,冷却速率这一因素起着至关重要的作用。通过运用增材制造技术,例如金属熔融沉积技术和激光选区熔化技术,对中熵合金进行加工处理,并将其与铸态合金的实验数据进行横向对比分析,有望填补增材制造技术在高熵合金制备应用方面的空白,为该技术的进一步发展提供新的思路和方向。与此同时,深入开展对三元或四元合金体系的研究工作,依据高熵合金成分设计的核心理念,精心设计三元或四元合金,并将其与已有的高熵合金实验数据进行细致对比,这对于拓展等摩尔比或近等摩尔比合金的实际应用范围具有重要的现实意义。不仅如此,根据已挖掘出的合金性能特点,我们还能够前瞻性地提出该合金体系在未来潜在的应用前景和价值。例如,具有耐高温特性的高熵合金可被应用于涡轮叶片的制造领域,凭借其出色的高温稳定性,为航空航天等高端领域的发展提供有力支持;高硬度的高熵合金则可在高速切削刀具的制造中发挥独特优势,显著提升刀具的切削性能和使用寿命;而高强度的高熵合金有望作为优质的模具材料,为模具制造行业注入新的活力,满足现代工业对于模具高精度、高强度和长寿命的需求。因此,本课题在深入研究元素特性的基础上,审慎选取了 Cr、Mo、Ti 这三种元素,旨在构建具有单相 BCC 结构的三元中熵合金,使其具备高强度、高硬度、高熔点以及高耐腐蚀性等卓越性能,从而具备与传统模具材料一较高下的实力,为推动模具材料的创新发展贡献力量。追本溯源,多主元合金的诞生与大块非晶合金的研究进程紧密相连,故而其制备方法也在一定程度上继承了非晶态合金的制备技术精髓,大致可划分为固相混合、液相混合以及气相混合这三大类别。其中,真空电弧熔炼作为制备块体多主元合金的主要手段之一,其所制备出的合金体系大多呈现为 FCC 晶体结构的 Cantor 合金体系(即 CoCrFeMnNi 合金体系),亦或是在此基础上添加 Cu、V、Nb 等元素所衍生出的 FCC 单相固溶体合金体系,以及添加 Al、Ti 等元素后形成的 BCC 单相固溶体或 FCC + BCC 双相合金体系。

铸造过程中不可避免地会存在一些缺陷,为了获得更为优良的合金性能,我们需要对块体合金进行后续的精细处理操作。相较于 FCC 晶体结构的高熵合金体系而言,BCC 晶体结构的高熵合金虽然具有较高的强度和硬度,但其延伸率相对较低,表现出硬而脆的特性。这就使得在制备过程中,由于温度差的存在而导致合金内部产生残余应力,进而使得 BCC 晶体结构的合金更容易出现孔隙或者裂纹等缺陷,这些缺陷的存在无疑会对合金的综合性能产生进一步的负面影响,降低其实际应用价值和可靠性。