Критический обзор высокоэнтропийных сплавов и связанных с ними концепций

Высокоэнтропийным сплавам (HEA) едва исполнилось 12 лет. Это направление стимулировало появление новых идей и способствовало исследованию обширного пространства составов, предлагаемого многокомпонентными сплавами с несколькими главными элементами (MPEA). В настоящей работе представлен критический обзор этого направления, целью которого являются обобщение ключевых результатов, выявление основных тенденций и формулирование рекомендаций для дальнейших исследований. Основные рассматриваемые темы включают определение терминов; термодинамический анализ сложных концентрированных сплавов (CCA); таксономию современных семейств сплавов; микроструктуры; механические свойства; потенциальные применения и перспективы дальнейших исследований. На основе детального анализа получены следующие основные результаты. Хотя классические термодинамические представления остаются неизменными, тенденции в MPEA могут отличаться от тенденций в более простых сплавах. Распространённые термодинамические представления могут вводить в заблуждение; описаны новые тенденции. От первоначального акцента на сплавах переходных металлов 3d-типа направление пришло к выделению семи различных семейств CCA. Начинает формироваться новая концепция проектирования семейств сплавов посредством выбора элементов для достижения конкретной заданной цели. Комплексная оценка микроструктуры выполнена с использованием трёх наборов данных: экспериментальных данных для 408 различных сплавов и двух вычислительных наборов данных, полученных методом CALculated PHAse Diagram (CALPHAD). Каждый набор данных характеризуется различным составом элементов и демонстрирует различные тенденции формирования микроструктуры. Тенденции во всех трёх наборах данных предсказываются с помощью разработанного здесь анализа «структура на входе — структура на выходе» (SISO), использующего взвешенные доли кристаллических структур составляющих элементов в каждом наборе данных. В ходе оценки микроструктуры выявлено 13 различных однофазных областей многокомпонентных сплавов с несколькими главными элементами. Установлены взаимосвязи между составом, микроструктурой и свойствами MPEA на основе переходных металлов 3d-типа, включая роль Al, Cr и Cu. Критическая оценка показывает, что коммерческие аустенитные нержавеющие стали и никелевые сплавы, содержащие три или более главных элемента, являются MPE...