《表2 轻质高熵合金常用元素的基本特征参数》

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《轻质高熵合金的研究进展与展望》

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轻质高熵合金的体系设计通常采用常规高熵合金的设计规则与方法，即Hume-Rothery规则、热力学计算及CALPHAD技术，但由于轻质元素相互之间的特性差异较大（如表2），常规设计难免存在偏差，降低了研发效率，并且CALPHAD技术数据库数据不够丰富，难以准确预测合金相图的详细数据。要想加速轻质高熵合金体系、性能、应用的研究，合理高效的体系设计必须得到提高。Sun等[26]研究发现非平衡制备技术是制备含Si、碱金属及碱土金属高熵合金的有效途径，且对于非平衡快速凝固制备过程的CALPHAD计算，溶质俘获效应需要考虑[27]。Menou等[34]以固溶强度和轻质为目标，通过多目标优化遗传算法设计计算了3155种简单固溶体Pareto优化合金，发现优化后的合金成分均为非等摩尔比比例，指出高熵不是形成单一固溶体的主要因素[60]。农智升等[61]等尝试将二元合金Sutton-Chen多体势扩展到适用于Al-Cr-Fe-Ni-Ti系多元合金的相互作用势，研究了AlCrFeNiTi五元系高熵合金在不同温度下的原子迁移能力以及结构稳定性，计算结果显示体心结构的AlCrFeNiTi合金结构稳定性比面心结构的高，体心结构将优先于面心结构在合金中形成，且实验制备的合金为简单体心结构，计算结果与实验结果相吻合。另外，学者们尝试研发高熵合金的专用热力学数据库，用于指导高熵合金设计，但仍然存在不小的差距，如：Yurchenko等[18]用TCHEA2数据计算了AlNbTiVCrx与AlNbTiVZrx合金的平衡相图，对比实验数据发现，相图计算能够预测合金相形成趋势，但仍不能够准确预测相变温度，以及组成相的化学成分。