面向无钴高熵合金的设计策略：基于d轨道能级
材料科学
2025-04-23 v1
摘要
高熵合金 (HEA) 因其卓越的机械性能和热力学稳定性，被视为高温结构材料的有前景之选，如核反应堆。相较于试探法，使用半经验相形成规则设计并制备具有单相面心立方 (FCC) 结构的HEA更为高效。然而，几乎所有相形成规则都未考虑无钴情况。含钴的HEA因长期衍生钴而不适用于核应用。本文计算了d轨道能级、价电子浓度、混合熵、混合焓、原子尺寸差异以及混合熵参数({\Omega})六个参数，以确定固溶相，尤其是无钴HEA中FCC相的形成规则。将4组分HEA进行弧熔以验证新开发的相形成规则。利用纳米压痕测试评估所产HEA的纳米机械性能。结果表明，d轨道能级和价电子浓度是决定无钴合金FCC相稳定性的关键因素。有趣的是，d轨道能级可单独作为开发机械性能的基准。
引用
@article{arxiv.2504.15652,
title = {Designing cobalt-free face-centered cubic high-entropy alloys: A strategy using d-orbital energy level},
author = {Yulin Li and Artur Olejarz and Lukasz Kurpaska and Eryang Lu and Mikko J. Alava and Hyoung Seop Kim and Wenyi Huo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.15652},
year = {2025}
}
备注
Accepted Version