مواد و ساخت پیشرفته

آنتروپی، معیاری برای تصادفی بودن و بی نظمی است. آنتروپی بالا به معنای بی نظمی بالا و انرژی کم است. با رسیدن واکنش­های شیمیایی به حالت تعادل، آنتروپی افزایش می­یابد. و همانطور که مولکول­های با غلظت بالا در یک مکان منتشر و پخش می­شوند، آنتروپی نیز افزایش می­یابد. آلیاژهای با آنتروپی بالا (HEAs[1]) آلیاژهایی هستند که از اختلاط نسبت‌های مساوی یا نسبتاً زیاد (معمولاً) پنج عنصر یا بیشتر تشکیل می‌شوند. قبل از سنتز و توسعه این مواد، آلیاژهای فلزی معمولی شامل یک یا دو جزء اصلی با مقادیر کمتری از عناصر دیگر بودند. اصطلاح "آلیاژهای با آنتروپی بالا" به این دلیل ابداع شد که افزایش آنتروپی اختلاط زمانی که تعداد بیشتری از عناصر در مخلوط وجود داشته باشد و نسبت آنها تقریباً برابر باشد، به طور قابل توجهی بیشتر است.

به طور کلی در علم مواد، تنوع ساختاری به دلیل نقش حیاتی که در خواص مکانیکی دارد مورد توجه قرار می­گیرد. در تازه ­ترین تحقیقات، یک آلیاژ آنتروپی بالا فلز واسطه سه بعدی جدید، CoCrCuTiV، مورد بررسی قرار گرفته است. در این بررسی، یک ساختار مزوسکوپی هسته مانند در آلیاژ مورد مطالعه ( به صورت ریختگی) مشاهده شده است و تاثیر این ساختار بر خواص فشاری آلیاژ مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این بررسی نشان می­دهد این آلیاژ از فازهای FCC غنی از مس، BCC غنی از (Cr، V) و BCC غنی از (Co، Ti) تشکیل شده است. مشاهدات ریزساختاری همچنین نشان می­دهند فاز BCC غنی از (Cr، V) به طرز جالبی توسط فاز BCC غنی از (Co، Ti) احاطه شده است و ساختاری مانند پوسته-هسته را تشکیل می­دهد. پس از بازپخت، فاز BCC غنی از (Co، Ti) رقیق می‌شود و به طور خاص به دو فاز باقی‌مانده تقسیم می‌شود که منجر به رشد فازهای FCC غنی از Cu و BCC غنی از (Cr, V) می‌شود. ترکیب فاز غالب BCC و ساختار پوسته-هسته مانند آن، باعث ایجاد استحکام تسلیم فوق العاده (حدود 1894 مگاپاسکال) آلیاژ آنتروپی بالای CoCrCuTiV می­شود، ضمن اینکه که ساختار همزمان انعطاف‌پذیری نسبتاً بالا را هم در این آلیاژها ایجاد می­کند.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838822026378