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user: 2. 高熵合金制备方法 目前研究高熵合金(HEA)的制备方法，主要包含三种思路，即固态混合、液态混合和气态混合 [ 8 ] [ 9 ]。液态混合主要指真空熔炼技术，也是最常见的高熵合金块体材料制备方法，包括电弧熔炼、感应熔炼等；固态混合主要是机械合金化技术包含粉末冶金(MA)和放电等离子烧结技术(SPS)；气态混合常见于表面工程技术，包括溅射沉积、热喷涂、激光熔覆等。 2.1. 真空熔炼技术 目前高熵合金块体材料的制备主要采用真空熔炼法，将金属元素在真空氛围内加热熔化均匀，浇注成型，制备铸态高熵合金材料 [ 9 ]。目前真空熔炼技术在制备高熵合金领域相对成熟，广泛应用于高熵合金及其复合材料的制备。叶均蔚等 [ 1 ] 早期制备高熵合金就是采用真空电弧熔炼和铜模铸造相结合的方法，制备了FeCrCoNiCu块体高熵合金。Liu等 [ 10 ] 采用真空电弧熔炼法制备了Al x CoCrCuFeNi高熵合金(x = 0， 0.5， 1， 1.5， 2)，讨论了Al含量与显微结构、力学性能之间的关系。观察到了具有FCC结构的Cu纳米沉淀相，Al-富Ni结构的B 2 相和具有BCC结构的Fe-富Cr相。随着合金中铝含量的增加，BCC结构增加，材料硬度增加，耐磨性和耐腐蚀性提高。Zhang等 [ 11 ] 采用真空电弧熔炼法制备了Re x NbMoTaW (x = 0， 0.5， 1)高熵合金，向合金中加入稀土元素。合金BCC基体相和颗粒相组成，适量的添加Re可以同时增加材料的强度和塑性，当Re的含量从x = 0增加到x = 0.5时，合金的屈服从1058 MPa提高到1147 MPa，延伸率从2.6%提高到7.0%。 传统的电弧熔炼法要在极高温度下进行，可能会造成一些低熔点元素挥发，Xu等 [ 12 ] 率先采用纳米熔融法，在透射电镜下进行了FeCoNiCrCuAl x 的原位高通量合成，记录了FeCoNiCrCu与Al的动态熔炼过程。制备了具有单一FCC相结构的FeCoNiCrCuAl 0.75 和同时具有FCC和BCC相的FeCoNiCrCuAl 1.05 的合金材料。与传统方法相比，原位纳米熔炼技术更加节能，便于同步测定实验过程。 Zhang等 [ 13 ] 运用真空电弧熔炼技术制备了CoCrFeNiC x (x = 0， 0.1， 0.2， 0.3， 0.4， 0.5， 0.7， 0.9)高熵合金，论述了碳含量对合金力学性能的影响。研究表明，当碳含量为0.2 wt%时，合金为FCC结构，而当碳含量高于0.3 wt%时，合金由单相结构转变为树枝晶结构，枝晶间出现板条M 7 C 3 碳化物和FCC相的共晶碳化物。间隙碳原子引起的固溶强化和M 7 C 3 碳化物引起的第二相强化使合金的屈服强度不断提高，碳含量为0.9 wt%时，高熵合金复合材料屈服强度较基体提高了接近70%。此外，纳米硬度高约17.7 GPa的M 7 C 3 碳化物使合金显示出良好的耐磨性。合金中的共晶碳化物引起相界面处的应力集中导致脆性断裂。 2.2. 机械合金化技术 机械合金化是利用粉末在高能球磨机中与磨球之间长时间冲击、碰撞，反复地冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散形成合金化的一种方法 [ 4 ]。这种方法可以制备更为均匀的纳米晶和非晶颗粒，消除了部分元素熔点差距大难以制备的困难，具有稳定的微观结构和室温加工性能，得到了学者们的广泛关注 [ 14 ]，常与烧结、熔炼等技术配合制备材料。印度学者Varalakshmi最先采用机械合金化法制备出AlFeTiCrZnCu高熵合金 [ 15 ]。 Cheng等 [ 16 ] 采用机械合金化和热压烧结法制备了Al x FeCoCrNiMn高熵合金，随着高熵合金中Al含量的增加，材料由FCC相转变为BCC相。BCC相伴随着晶粒细化提高了合金的硬度和强度，FeCoCrNiMnAl 0.7 合金的屈服强度、抗压强度和硬度分别高达2230 MPa、2552 MPa和622 HV。 相对于传统热压烧结，放电等离子烧结技术(SPS)具有升温快，时间短等优点 [ 17 ]。Wang等 [ 18 ] 采用机械合金化和SPS技术制备了CoCrCu 0.5 NiAl 0.5 高熵合金。经双步球磨法和1100℃烧结获得了FCC结构的HEA。双步球磨法第一步在空气中球磨纯铝粉末20 min，第二步在氩气中球磨混合粉末，使部分纯Al粉末转变为α-Al 2 O 3 。与两步均在氩气气氛下进行球磨后烧结得到的HEA相比，在空气中进行第一步球磨使HEA中沿晶界分布的粗大脆性B2相被连续均匀分布的小尺寸α-Al 2 O 3 代替，并促进HEA中晶粒尺寸的均匀分布。测试发现，合金的强度和延展性同时得到了提高，屈服强度约为1398 MPa，远高于大多数报道的FCC铸造HEAs。 同样采用机械合金化和SPS技术，Ivan A.等 [ 19 ] 成功制备了W-Ta-Mo-Nb-Zr-Cr-Ti系高熵合金，研究了非等原子多组分W-Ta-Mo-Nb-Zr-Cr-Ti体系粉末经过不同时间球磨后形貌、相和显微硬度变化的三个主要阶段。在球磨阶段已经历两个阶段，分别是以体心立方难熔金属为基础的固溶体和富Zr、Cr和Ti的固溶体，在SPS过程中富Zr、Cr和Ti相转变为Laves相。随着球磨时间的增加，高熵合金粉末的显微硬度逐渐上升，显微硬度由球磨1 min后的4.03 ± 1.12 GPa提高到球磨15.5 min后的8.93 ± 1.74 GPa。 2.3. 表面工程技术 表面工程技术是以较低成本赋予零件表面特殊性能和材料成形的有效手段，可以解决高熵合金块体材料成本高的问题，保证性能的同时更有利于高熵合金材料的推广生产。目前用于制备高熵合金涂层的表面技术主要有热喷涂、激光熔覆以及磁控溅射等 [ 20 ]。 热喷涂技术是最常见的表面工程手段，具有加热快、基体温度低变形浅等特点。Huang等 [ 21 ] 首先利用热喷涂技术制备了AlSiTiCrFeCoNiMo 0.5 和AlSiTiCrFeNNiMo 0.5 高熵合金涂层，合金呈现典型的片状结构，由简单BCC相结构组成，涂层含氧量低，高温时产生沉淀硬化现象，具有优良的耐磨性以及抗氧化性。Ang等 [ 22 ] 利用优化参数的等离子喷涂技术制备了AlCoCrFeNi和MnCoCrFeNi高熵合金涂层，物相以简单的FCC相为主，具有较高硬度和较低孔隙率。 激光熔覆技术利用高能激光束加热，使涂层与基体表层同时熔化并快速凝固。相对于热喷涂技术，激光熔覆制备的涂层冶金结合强度更高，尤其适用于制备较厚高熵合金涂层 [ 23 ]。采用激光熔覆技术制备的Al x CoCrFeNi (x = 0， 0.2， 0.45， 0.7， 1)高熵合金，随着Al含量的增加，合金物相由单一FCC相转变为FCC + BCC双相混合，再转变为BCC相，强度大幅上升，塑性略有降低 [ 24 ]。陈永星等 [ 25 ] 利用激光熔覆技术在45钢表面制备了Al 0.4 CoCu 0.6 NiSi 0.2 Ti 0.25 高熵合金涂层，熔覆层的平均显微硬度达到538 HV，不同载荷下的摩擦系数和磨损率均小于45钢基体，耐磨性能有较大提高。Sun等 [ 26 ] 用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了AlCoCrFeNiSi x (x = 0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5)高熵合金涂层，研究不同Si含量对合金相组成、形貌和显微硬度的影响。硅原子固溶在合金中，致使晶格收缩，随着硅含量的增加，涂层中的晶粒细化，少量Cr 23 C 6 在晶界处析出，固溶强化、位错强化和细晶强化的综合作用使涂层显微硬度上升，摩擦系数下降。 磁控溅射技术可以制备大部分的金属、合金甚至陶瓷材料，而且工艺可控性好，能均匀地制备大面积涂层，磁控溅射沉积也是目前高熵合金薄膜制备中最广泛采用的方法 [ 27 ]。Huo等 [ 28 ] 采用磁控溅射法制备了纳米孪晶CoCrFeNi高熵合金薄膜，其具有元素分布均匀的FCC结构。利用纳米压痕技术对疲劳性能进行了测试，与粗晶样品相比，高熵合金薄膜具有更优良的抗疲劳性能，可以承受较大塑性变形。得益于薄膜织构，在疲劳循环中，纳米孪晶面平行于加载方向。在循环载荷作用下，形成了稳定的链状位错结构，并在孪晶界附近往复运动，抑制位错塞积，保证滑移体系稳定性，提高抗疲劳性能。