مواد و ساخت پیشرفته

آلیاژهای با آنتروپی بالا[1] (HEAs) آلیاژهایی هستند که از مخلوط کردن نسبت‌های مساوی یا نسبتاً زیاد (معمولاً) پنج عنصر یا بیشتر تشکیل می‌شوند. قبل از سنتز این مواد، آلیاژهای فلزی معمولی شامل یک یا دو جزء اصلی با مقادیر کمتری از عناصر دیگر بودند. آلیاژهای آنتروپی بالا مواد عالی برای کمپرسورها، محفظه های احتراق، نازل اگزوز و کاربردهای موردی در موتور توربین گاز هستند.

آنتروپی معیاری برای تصادفی بودن و بی­نظمی است. آنتروپی بالا به معنای بی­نظمی بالا، انرژی کم و حالت پایدار است. در واقع، با رسیدن واکنش ­های شیمیایی به حالت تعادل، آنتروپی افزایش می­یابد. و همانطور که مولکول­ های با غلظت بالا در یک مکان منتشر و پخش می ­شوند، آنتروپی نیز افزایش می­یابد. یک سیستم زمانی که آنتروپی بالاتری داشته باشد از نظر انرژی پایدارتر است. و یک واکنش (بیشتر) امکان­پذیر است اگر شامل افزایش آنتروپی باشد.

وجود داده­ های زیادی در مورد آلیاژهای یوتکتیکی با آنتروپی بالا (EHEAs) فرصتی را برای طراحی سریع آلیاژهای با آنتروپی بالا (HEAs) فراهم می­کند. در یک کار تحقیقاتی جدید، یک استراتژی برای غربالگری HEA های فوق اشباع با کارایی بالا بر اساس EHEA های موجود با ویژگی­ های برتر پیشنهاد شده است. HEA های طراحی شده محلول­های جامد فوق اشباع دارای ویژگی­های منحصر به فرد هستند.

از یک طرف، ریزساختار آلیاژهای ریخته­ گری، دندریت­ها/دانه‌­های تک فاز اولیه با حداکثر سخت شدن محلول جامد و فازهای دوم بین دندریتی/بین دانه­ای جزئی به عنوان اصلاح کننده را نشان می­دهد. از سوی دیگر، حداکثر اشباع، بیشترین کسر حجمی رسوبات را در طول پیرسازی فعال می­کند. با بهره­ گیری از این ویژگی‌ها، استحکام و شکل­ پذیری بالایی در HEA های طراحی شده حاصل می­شود. این یافته­ ها می­تواند کشف HEAهای فوق اشباع با خواص برتر را تسریع کند.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359646222003712