利用再生铝制备超高硬度铝基高熵合金的创新方法

高熵合金(HEAs)在航空航天和汽车工业中具有重要应用价值，但传统纯铝原料成本高且性能提升有限。广西科学院王忠敏团队通过堆叠集成方法设计出Al0.50Ti0.28V0.05Zr0.16Nb0.01体系，发现再生铝替代可使硬度提升42.6%至545.7 HV，并增强耐腐蚀性，为高性能HEAs制备提供新思路。

　　

在材料科学领域，高熵合金(High-entropy alloys, HEAs)因其独特的多主元设计理念展现出卓越的力学性能和耐腐蚀性，成为航空发动机叶片和汽车轻量化部件的理想候选材料。然而，传统HEAs制备依赖高纯度金属原料，不仅成本高昂，其硬度性能也面临瓶颈。更棘手的是，全球每年产生数百万吨废铝，如何实现资源循环利用同时提升材料性能，成为摆在研究者面前的重大课题。

广西科学院的研究团队在《Materials Characterization》发表的研究中另辟蹊径，创新性地将再生铝引入AlTiVZrNb体系高熵合金制备。通过堆叠集成方法(Stacking ensemble method)筛选出最优配比Al_0.50Ti_0.28V_0.05Zr_0.16Nb_0.01，采用电弧熔炼技术制备后，系统研究了显微组织演变与性能关系。关键技术包括：对比纯铝(A_P-HEAs)与再生铝(A_R-HEAs)制备合金的性能差异，1100°C×12h热处理工艺优化，以及通过显微硬度和电化学测试评估材料性能。

研究结果揭示：

1. 硬度性能突破：A_R-HEAs铸态硬度达525.5 HV，较传统纯铝基合金提升37.3%，热处理后更攀升至545.7 HV。这种"变废为宝"的策略使硬度增益幅度高达42.6%，远超行业预期。
2. 显微组织演变：再生铝引入的Si、Mg、Mn等杂质元素意外促进细密魏氏组织(Widmanst?tten structure)形成，并诱发硬质相沉淀，这种"杂质强化"机制颠覆了传统纯度至上的认知。
3. 腐蚀性能提升：再生铝基合金在3.5% NaCl溶液中表现出更优的耐蚀性，开路电位正移约120mV，腐蚀电流密度降低一个数量级。

该研究开创性地证明：传统视为有害的再生铝杂质，反而可通过调控相组成成为性能增强剂。这一发现不仅为高熵合金设计提供新范式，更建立起资源循环与高性能材料的桥梁，实现环境效益与经济效益的双赢。正如研究者指出，每吨再生铝的使用可减少95%的能源消耗，这项技术若实现产业化，将在装备制造领域产生革命性影响。