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第1章 绪论 1

1.1 材料的发展 1

1.1.1 材料的定义及其分类 1

1.1.2 金属材料的发展简史 3

1.1.3 高熵合金的发现 3

1.2 高熵合金的发展 7

1.2.1 高熵合金的历史背景 7

1.2.2 高熵合金的相关发展 7

1.2.3 高熵合金的研究成果 9

1.3 高熵合金的热力学基础 10

1.4 高熵合金及其定义 13

1.5 高熵合金的特性 15

1.5.1 高熵效应 15

1.5.2 晶格畸变效应 16

1.5.3 缓慢扩散效应 18

1.5.4 “鸡尾酒”效应 18

1.5.5 热稳定性 20

1.6 高熵合金的制备 23

1.6.1 块状高熵合金 24

1.6.2 薄膜高熵合金 26

1.6.3 丝状高熵合金 27

1.6.4 粉末高熵合金 29

1.7 高熵合金的研究热点 30

1.8 对高熵合金现存问题的阐述 41

1.8.1 高熵合金定义问题 41

1.8.2 相形成问题 42

1.8.3 缓慢扩散效应问题 44

1.9 高熵合金的未来研究方向 45

1.9.1 理论研究 45

1.9.2 应用方向 47

1.10 高熵合金与“材料基因组”计划 48

参考文献 50

第2章 高熵非晶合金及相关材料 54

2.1 非晶合金概述 54

2.1.1 非晶合金形成判据及体系分类 54

2.1.2 非晶合金热学性能和弛豫 56

2.1.3 非晶合金力学性能 57

2.1.4 非晶合金磁功能特性 57

2.1.5 非晶合金化学功能特性 58

2.2 高熵非晶合金概述和分类 58

2.3 高熵非晶合金的力学性能 62

2.4 高熵非晶合金的化学性能及生物相容性 65

2.5 高熵非晶合金的磁性能 69

2.5.1 高熵非晶合金的磁热性能 69

2.5.2 高熵非晶合金的软磁性能 71

2.6 小结与展望 74

参考文献 74

第3章 高熵合金的概念 76

3.1 高熵合金的定义 76

3.1.1 高熵合金的狭义定义 76

3.1.2 高熵合金的广义定义 78

3.2 高熵合金的表达方式 79

3.3 高熵合金的分类 79

3.3.1 按微观结构划分 79

3.3.2 按元素组成划分 80

3.3.3 按维度划分 80

3.4 典型的高熵合金结构模型 80

3.4.1 面心立方结构 80

3.4.2 体心立方结构 80

3.4.3 密排六方结构 81

3.4.4 非晶结构 81

3.5 高熵合金的四大效应 81

3.5.1 热力学上的高熵效应 81

3.5.2 结构上的晶格畸变效应 83

3.5.3 动力学上的迟滞扩散效应 84

3.5.4 性能上的“鸡尾酒”效应 85

参考文献 87

第4章 第一性原理方法在高熵合金中的应用 89

4.1 第一性原理方法的简要介绍 89

4.2 第一性原理方法在高熵合金中的应用 90

4.2.1 高熵合金可计算模型 90

4.2.2 高熵合金的电子密度 91

4.2.3 高熵合金的相稳定性 94

4.2.4 高熵合金热学量预测 94

4.2.5 高熵合金的力学性质 94

4.2.6 高熵合金层错能计算 98

4.3 高熵合金的晶格畸变 101

4.4 高熵合金的缓慢扩散 102

参考文献 104

第5章 高熵合金的设计 106

5.1 概述 106

5.2 多主元高熵固溶体合金的设计 107

5.2.1 多主元高熵固溶体合金设计依据理论 107

5.2.2 多主元高熵固溶体合金设计考虑因素 109

5.2.3 多主元高熵固溶体合金设计方法 109

5.2.4 多主元高熵固溶体合金的合金化理论 111

5.2.5 合金元素选择与合金系设计 113

5.3 高熵合金设计研究实例 118

参考文献 123

第6章 高熵合金的制备方法 124

6.1 高熵合金制备需要考虑的问题 124

6.2 熔铸法制备高熵合金 124

6.2.1 高熵合金熔铸方法 124

6.2.2 高熵合金液凝固技术方法 124

6.2.3 高熵合金真空电弧熔炼法 124

6.2.4 真空感应熔炼 125

6.2.5 定向凝固制备高熵合金单晶 126

6.2.6 真空熔体快淬法制备非晶高熵合金薄带 126

6.3 机械合金化法制备高熵合金 128

6.4 制备高熵合金薄膜 129

6.5 “高通量法”制备高熵合金 131

6.6 高熵合金复合材料的制备 131

6.6.1 原位自生合成反应制备薄膜 131

6.6.2 机械合金化法制备陶瓷高熵合金复合材料 132

6.7 高熵合金的热加工 132

参考文献 132

第7章 高熵合金的组织特征 133

7.1 高熵合金的凝固原理 133

7.2 高熵合金的组织 134

7.2.1 单相单晶组织 134

7.2.2 单相多晶组织 135

7.2.3 单相非晶组织 138

7.2.4 多相共晶组织 139

7.2.5 多相其他组织 143

参考文献 149

第8章 高熵合金的性能特点 151

8.1 力学性能 151

8.1.1 室温力学行为 151

8.1.2 高温力学性能 152

8.1.3 低温力学性能 154

8.1.4 疲劳性能 155

8.1.5 断裂韧性 155

8.1.6 锯齿流变行为 156

8.1.7 影响力学性能的因素 157

8.2 耐磨性能 159

8.3 抗氧化性能 159

8.4 抗腐蚀性能 160

8.5 物理性能 161

8.5.1 电学性能 161

8.5.2 磁学性能 163

8.6 抗辐照性能 165

参考文献 166

第9章 高熵合金的相形成规律 169

9.1 多主元合金的相平衡条件 169

9.2 多主元高熵合金的微观结构特征 170

9.2.1 高熵合金的相结构 170

9.2.2 高熵合金的组织 172

9.3 影响多主元高熵合金相稳定性的因素 175

9.3.1 混合熵 175

9.3.2 混合焓 176

9.3.3 原子尺寸 176

9.3.4 电负性差 177

9.3.5 价电子浓度 177

9.3.6 其他因素 177

9.4 多主元高熵合金的相形成规律 177

9.4.1 多主元固溶体形成准则 178

9.4.2 非晶形成能力判据 185

参考文献 186

第10章 高熵合金的抗辐照性能 188

10.1 引言 188

10.2 高熵合金抗辐照性能研究初衷 188

10.3 高熵合金的抗辐照性能 190

10.3.1 堆外离子辐照是高熵合金抗辐照性能研究的重要课题 190

10.3.2 高熵合金辐照行为研究概述 192

10.4 传统核结构材料 199

10.4.1 锆及锆合金 199

10.4.2 不锈钢及高镍合金 200

10.5 未来高熵合金抗辐照材料展望 200

10.5.1 纳米孪晶材料 200

10.5.2 SiC陶瓷 202

10.5.3 新型高熵合金复合材料展望 203

参考文献 204

第11章 高熵合金的应用前景 206

11.1 高熵合金应用研究 206

11.1.1 高性能高熵合金涂层 206

11.1.2 高温高熵合金 210

11.1.3 焊料或焊丝 212

11.2 高熵合金的发展趋势 213

11.2.1 抗辐照材料 213

11.2.2 选择性吸收涂层 214

11.2.3 低温结构材料 215

11.2.4 热电材料 215

11.2.5 超导材料 216

11.2.6 大磁熵材料 216

11.2.7 高熵软磁材料 225

参考文献 226

索引 228

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