賈彥軍

【摘 要】合金材料是由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)。目前，我國許多加工制造行業(yè)都會使用合金作為基礎(chǔ)原材料。其能夠彌補金屬材料自身的不足之處，比如，單一的金屬材料成本高，使用壽命短，受到潮濕空氣影響會發(fā)生腐蝕的問題等等。因此，合金材料的制作工作成為了目前相關(guān)材料制作行業(yè)的重點研究方向。而多主元高熵合金是現(xiàn)階段合金當(dāng)中的主要類型，本文就結(jié)合這種合金材料的組織結(jié)構(gòu)及相關(guān)性能進行分析，并介紹合金塑性變形的原理及操作方法。

【關(guān)鍵詞】多主元高熵合金;組織性能;塑性變形

中圖分類號： TG139 文獻標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）22-0052-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.22.022

高熵合金是一種超級固溶體合金，無法區(qū)分溶質(zhì)和溶劑組元，一般由五種或五種以上金屬或非金屬元素經(jīng)過熔煉或其他方法組成。同時，在制作過程中還涉及到對等摩爾比或近等摩爾比計算公式的應(yīng)用，我國目前在這種合金的制作及應(yīng)用方面已經(jīng)取得了一定的成效。

1 分析多主元高熵合金的組織結(jié)構(gòu)及性能

1.1 組織結(jié)構(gòu)

要想對多主元高熵合金材料的組織結(jié)構(gòu)進行分析，首先就需要保證相關(guān)工作人員具備專業(yè)的操作能力，并制定科學(xué)合理的實驗操作方案，對合金材料的主要構(gòu)成成分進行詳細的分析。在掌握組織結(jié)構(gòu)成情況的同時，還可以研究如何優(yōu)化合金的制作方法及流程，提高制作效率，保障制作質(zhì)量，促進材料制作行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

1.1.1 相應(yīng)的計算公式

合金在合成之后之所以硬度比較高，質(zhì)量比較好，是因為技術(shù)人員使用了專業(yè)的計算公式，保證了各個金屬材料的用量和用法設(shè)置的合理性。一般來說，按照傳統(tǒng)合金理論，當(dāng)一種合金中含有多種主要元素時會導(dǎo)致很多脆性金屬間化合物的出現(xiàn)，而惡化合金的機械性能。然而，相關(guān)企業(yè)在研究中發(fā)現(xiàn)，多主元高熵合金不僅不會形成數(shù)目眾多的金屬間化合物反應(yīng)，反而會形成簡單的體心立方或面心立方相。這是因為高的混合熵在高熵合金形成簡單顯微結(jié)構(gòu)中起到關(guān)鍵作用，在這個環(huán)節(jié)當(dāng)中就涉及到對計算公式的應(yīng)用，具體的公式為：ΔGmax=ΔHmax-TΔSmax。這是提升合金性能穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在，需要相關(guān)工作人員引起重視。

1.1.2 納米化與非晶化

高熵合金不僅會形成簡單結(jié)構(gòu)，還會形成納米相以及非晶相，多主元高熵合金中納米晶和非晶是原子擴散和重排被抑制后產(chǎn)生的結(jié)果。高熵合金熔化時，元素混亂排列成為液體。凝固為固相后，由于多元素的擴散及再分配，晶體的形核率及生長速度降低，有利于納米相的形成。

1.2 性能特點

總結(jié)這種合金材料的實際應(yīng)用情況可以看出，基于其融合了多種金屬材料的性能特點，相比于單一的金屬材料來說，其在整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性方面強度更高。金屬材料在使用過程中由于自重的問題通常設(shè)置的比較薄，但是越薄就越脆，容易折斷。同時，金屬材料自身不具備形變特點，不能根據(jù)實際需求靈活改變形狀。而多主元高熵合金可以在材料制作過程中根據(jù)人們的需求設(shè)置成不同的形狀，并且，基于合金屬性特點，其表面更加光滑。還可以通過設(shè)置保護膜的方式，避免合金材料與空氣長期接觸而導(dǎo)致生銹問題的出現(xiàn)。因此，這種合金材料目前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、建筑業(yè)及其他行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中。比如，磨具、刀具和高爾夫球桿頭等工具的制作，航空航海材料以及鍋爐中耐熱元件材料等領(lǐng)域都涉及到對這種合金材料的應(yīng)用。

2 介紹多主元高熵合金塑性變形情況的影響因素

塑性變形指的是通過外部作用力的影響讓材料的形狀發(fā)生改變，但其自身的性質(zhì)不會發(fā)生變化。一般來說，塑性變形工作屬于一次性操作，操作完成后無法復(fù)原。因此，在實際對多主元高熵合金進行塑性變形操作時，一定要制作好相應(yīng)的工作計劃，分析出影響塑性變形情況的相關(guān)因素，并保證各項操作數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.1 金屬的硬度問題

首先，塑性變形的主要影響因素就是合金當(dāng)中金屬材料的硬度問題。硬度過低或者過高都會影響塑性變形的效果，尤其是在人們對于合金材料的形狀有特殊要求時，必須要重點關(guān)注金屬的硬度問題。這個檢測工作需要通過操作專業(yè)的檢測設(shè)備來完成，主要檢測的是合金的顯微組織硬度，通常需要保持在600～900HV。對金屬硬度的調(diào)整有兩個方法，一個是更換基礎(chǔ)的金屬材料，一個是對金屬材料的含量進行調(diào)整。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體硬度變化情況進行分析，達到塑性變形的目的。

2.2 自然因素的影響

多主元高熵合金的塑性變形還會受到自然因素的影響，尤其是環(huán)境溫度問題，一般金屬合成的工作是在高溫狀態(tài)下完成的。而如果加工環(huán)境溫度與自然溫度之間的溫差較大，則在合成前及合成后，材料都會受到溫度變化的影響而導(dǎo)致變形質(zhì)量無法滿足設(shè)計需求。力的作用是相互的，在塑性變形過程中，各個金屬及非金屬材料之間也會產(chǎn)生相互的作用力。要想完成塑性變形工作，相關(guān)技術(shù)人員就必須要解決這些問題。

2.3 人為因素的影響

人為因素指的是員工自身的制作能力和素質(zhì)存在問題，工作狀態(tài)馬虎，而導(dǎo)致塑性變形工作受到了不良影響。尤其是基于合金合成的工作流程較為復(fù)雜，需要有健全的監(jiān)督管理機制作為支持。如果監(jiān)管工作不到位，就容易導(dǎo)致制作過程出現(xiàn)安全風(fēng)險，進而使塑性變形工作出現(xiàn)問題，影響合金產(chǎn)品的銷售量，對經(jīng)濟效益造成嚴重的影響。

3 多主元高熵合金制作過程的關(guān)鍵技術(shù)及注意事項

在實際制作多主元高熵合金時，還涉及到一些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用問題，需要相關(guān)技術(shù)人員引起重視。

3.1 合金制作的注意事項

不同的操作技術(shù)會對合金材料的應(yīng)用效果產(chǎn)生不同的影響，因此，相關(guān)工作人員必須要進行技術(shù)分析，結(jié)合以往的工作經(jīng)驗和新時期的技術(shù)發(fā)展情況綜合研究實際應(yīng)當(dāng)使用的技術(shù)手法。同時，相關(guān)企業(yè)需要對員工進行知識技能及個人素質(zhì)的培訓(xùn)教育工作，提高合金的制作質(zhì)量，消除項目運行過程中的風(fēng)險問題。并且，企業(yè)需要在制作工作開始之前，做好經(jīng)濟預(yù)算工作，分析實際所需的資金數(shù)量，對合金合成數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及合成工作的可行性進行分析。最后，還應(yīng)當(dāng)關(guān)注于合成工藝的創(chuàng)新問題。提升員工的創(chuàng)新意識及能力，促進材料制作業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。在這個問題上，企業(yè)還需要結(jié)合市場對合金材料的實際需求設(shè)定相應(yīng)的工作目標(biāo)。