Alta entropia alojo

Alt-Entropiaj Alojoj (HEA) estas alojoj formitaj per mikso de kvin aŭ pli da elementoj (kutime) en egalaj aŭ relative grandaj proporcioj. Antaŭ la sintezo de tiuj substancoj, tipaj metalaj alojoj konsistis el unu aŭ du ĉefaj komponantoj kaj malgrandaj kvantoj da aliaj elementoj. Ekzemple, aliaj elementoj povas esti aldonitaj al fero por plibonigi ĝiajn propraĵojn, tiel kreante fer-bazitan alojon, sed kutime kun sufiĉe malalta proporcio, kiel la proporcio de karbono, mangano, kaj aliaj elementoj en diversaj ŝtaloj. Tial, alt-entropiaj alojoj estas nova klaso de materialoj.

Esploroj montris, ke iuj HEA havas pli bonan forto-pezo-rilaton, pli altan rompan reziston, tiran reziston, kaj pli bonan kontraŭ-korodan kaj kontraŭ-oksidan kapablecon ol tradiciaj alojoj.

Kvar Kernaj Efektoj de HEA

1. Alta Miks-Entropia Efekto

Pro la ĉeesto de multoblaj elementoj en la alojo, hazarda aranĝo generas altan miks-entropion, kiu malhelpas faz-disigon kaj formas stabilan solidan solvaĵan strukturon, donante al la materialo bonegan termikan stabilecon kaj mekanikajn propraĵojn.

2. Kristala Krado Deformiga Efekto

La granda diferenco en atomaj radiusoj de diversaj elementoj kaŭzas gravan kradan deformiĝon, kio plifortigas la forton kaj malmolecon de la materialo, kaj ankaŭ influas ĝian plastikecon.

3. Malrapida Difuzia Efekto

La kombino de pluraj elementoj malpliigas la difuzan rapidecon de atomoj, kaj ĉi tiu trajto plibonigas la kontraŭ-oksidan kaj kontraŭ-korodan kapablecon de la alt-entropia alojo ĉe altaj temperaturoj, igante ĝin taŭga por uzo en ekstremaj medioj.

4. Koktela Efekto

La kombino de diversaj elementoj donas al la materialo diversajn propraĵojn, kio generas la tiel nomatan “koktela efikon.” Ĉi tio donas al alt-entropiaj alojoj avantaĝojn en mekanikaj trajtoj, kontraŭ-korodaj kapablecoj, kaj eluziĝ-rezisto, kio permesas ilin adaptiĝi al kompleksaj uzaj kondiĉoj.

Aplikoj de Alt-Entropiaj Alojoj

Alt-entropiaj alojoj estas vaste aplikataj en diversaj kampoj pro siaj elstaraj propraĵoj. Unue, en la aviada kaj kosma industrio, la alta temperaturo-forto kaj kontraŭ-oksida kapableco de alt-entropiaj alojoj faras ilin idealaj por fabrikado de turbinklingoj kaj kritikaj motoraj komponentoj. Due, en la nuklea industrio, alt-entropiaj alojoj estas uzataj en nukleaj reaktoroj kaj nukle-rubaĵaj traktaj instalaĵoj pro siaj rezistoj al radiado kaj korodo. La energio kaj elektro sektoroj ankaŭ profitas de la alta forto kaj eluziĝ-rezisto de alt-entropiaj alojoj, uzante ilin en esencaj partoj de gasaj turbinoj kaj generatoroj. En la defenda industrio, la alta fortikeco kaj rezisto al impakto de alt-entropiaj alojoj faras ilin taŭgaj por kirasaj kaj kontraŭ-kuglaj materialoj, plibonigante la daŭrecon de militaj ekipaĵoj. Aldone, alt-entropiaj alojoj montras bonegajn rezultojn en ilo kaj muldila fabrikado, signife plilongigante la vivdaŭron de tranĉilaj iloj kaj industriaj muldiloj. Fine, en la biomedicina kampo, alt-entropiaj alojoj estas esplorataj por siaj bonegaj biokompatibleco kaj kontraŭ-korodaj propraĵoj por la produktado de biologiaj implantoj kaj medicinaj aparatoj.

Laŭ la ĉefaj elementoj klasifiko

1. Transmetalaj altentropiaj alojoj

Transmetalaj altentropiaj alojoj estas ĉefe komponitaj de fero (Fe), kromo (Cr), nikelo (Ni), titano (Ti), vanado (V) kaj aliaj transmetaloj. Ili kutime havas elstarajn mekanikajn ecojn kaj termikan stabilecon, kaj montras bonan oksidiĝoreziston kaj eluziĝoreziston en altaj temperaturoj. Tipaj alojoj: CrMnFeCoNi, FeNiCrCoAl. Trajtoj: Bona forto, fortikeco kaj korodrezisto, taŭgaj por uzoj kiel aviadaj motoroj kaj turbinaj maŝinoj en altaj temperaturoj.

2. Malpezmetalaj altentropiaj alojoj

Malpezmetalaj altentropiaj alojoj estas komponitaj de aluminio (Al), titano (Ti), magnezio (Mg), litio (Li) kaj aliaj malpezmetaloj. Ĉi tiuj alojoj havas malaltan densecon, kio faras ilin taŭgaj por aplikoj kun striktaj pezlimigoj, dum ili ankoraŭ konservas altan forton. Tipaj alojoj: AlTiMgZn, AlLiMgTi. Trajtoj: Malpeza, alta forto, uzataj en la aŭtoindustrio, aviado kaj aliaj kampoj kie pezo-redukto estas grava.

3. Malteraj metalaj altentropiaj alojoj

Malteraj metalaj altentropiaj alojoj enhavas elementojn kiel cerio (Ce), lanthano (La), neodimio (Nd) kaj aliaj. La aldono de malteraj elementoj povas signife plibonigi la magnetajn, elektrajn kaj korodrezistajn ecojn de la alojo. Tipaj alojoj: CeLaYScTi. Trajtoj: Specialaj magnetaj kaj elektraj ecoj, taŭgaj por aplikoj kiel magnetaj materialoj kaj elektronikaj komponantoj.

4. Valoraj metalaj altentropiaj alojoj

Valoraj metalaj altentropiaj alojoj enhavas valorajn metalojn kiel oro (Au), arĝento (Ag), plateno (Pt), paladio (Pd). La aldono de tiaj metaloj plibonigas la korodreziston kaj oksidiĝoreziston, farante ĉi tiujn alojojn taŭgaj por altvaloraj kaj precizaj aplikoj. Tipaj alojoj: AgPdPtAuNi. Trajtoj: Bonega korodrezisto kaj oksidiĝorezisto, vaste uzataj en juvelaĵoj, kemiaj kataliziloj kaj elektronikaj komponantoj.

5. Refaktoriaj metalaj altentropiaj alojoj

Refaktoriaj metalaj altentropiaj alojoj estas formitaj per metalo kiel tungsteno (W), molibdeno (Mo), tantalio (Ta), nobio (Nb). Ĉi tiuj elementoj havas tre altajn fandpunktojn, kaj la refaktoriaj alojoj montras elstarajn alt-temperaturajn rezistajn ecojn. Tipaj alojoj: WMoTaNb, TaNbHfZrTi. Trajtoj: Bonega rezisto al altaj temperaturoj, uzataj en aviadaj motoroj kaj alt-temperaturaj strukturaj materialoj.

6. Miksaĵoj de diversaj elementoj

Ĉi tiuj alojoj inkluzivas transmetalojn, malpezmetalojn, malterajn metalojn kaj refaktoriajn metalojn, kun vasta vario de komponadoj. Ili havas ampleksajn ecojn kaj estas desegnitaj por plenumi diversajn postulojn en aplikoj. Tipaj alojoj: AlCrFeNiTi, TiZrNbMoHf. Trajtoj: Multflanka rendimento, vaste uzataj por korodrezistaj, alt-temperaturaj kaj alt-fortaj aplikoj.