单相高熵CoCrFeNi合金作为热物理、磁学及应变计应用的材料

《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》：Single-Phase High-Entropy CoCrFeNi Alloys as Materials for Thermophysical, Magnetic and Strain Gauge Applications

本文研究CoCrFeNi高熵合金成分变化对其热物理、磁性和应变片敏感性的影响，通过五种合金的XRD、显微结构分析及性能测试，发现单相结构合金在多功能应用中潜力显著，其中Co30Cr30Fe20Ni20合金应变片敏感性最优。

　　

摘要

单相浓固溶体合金具有优异的物理和机械性能，适合作为多功能应用的材料。准确了解所研究系统的热性能、磁性能以及应变计灵敏度对于开发具有高实用性能的新多功能材料至关重要。在本文中，我们研究了CoCrFeNi体系成分变化对重要热物理性能、磁性能及应变计相关参数（包括热容量、热膨胀系数、热导率、磁化强度、应变计灵敏度和电阻率）的影响。以五种Co₂₀Cr₂₀Fe₃₀Ni₃₀、Co₂₀Cr₃₀Fe₃₀Ni₂₀、Co₃₀Cr₂₀Fe₂₀Ni₃₀、Co₃₀Cr₃₀Fe₂₀Ni₂₀、Co₂₀Cr₂₀Fe₂₀Ni₄₀合金为例，分析了它们的热物理性能随温度的变化规律，并探讨了微观结构对这些性能的影响。所有合金的单相结构均通过XRD分析、光学显微镜和扫描电子显微镜得到了确认。通过对磁性能、热物理性能以及应变计指标的分析，我们可以得出结论：单相高熵CoCrFeNi合金有望成为制造现代多功能材料的有力候选者，这些材料可应用于热物理、磁学及应变计领域。在考虑CoCrFeNi合金的磁性能时，几何因素（如晶粒尺寸）对磁化强度和居里温度具有决定性影响。从应变计灵敏度的角度来看，含有较高量铬和钴的Co₃₀Cr₃₀Fe₂₀Ni₂₀合金是最具吸引力的。