科创中国

行业领域

新材料技术

需求背景

近年来，对实现新能源技术的功能材料的基本需求引发了科学和工业研究方面的巨大努力。近年来，高熵材料（HEM）以其独特的结构特征，可调节的化学成分和相应的功能特性，引起了人们对环境科学和可再生能源技术领域日益增长的兴趣。与常规合金相比，高温合金的主要优点是由混合效应引起的。得益于单独包含的元素，HEAs系统可以被视为“原子复合材料”，经常表现出优异的特性，也可以通过改变活性/非活性单位来随时调整。此外，HEAs中各功能单元之间强大的协同效应，对析氢、析氧和氧还原、甲醇氧化、二氧化碳转化等领域的贵金属和无贵金属电催化剂的活性起着决定性作用。此外，与传统合金相比，由于形成的金属可能具有明显不同的原子尺寸，因此在形成HEA时会产生严重的晶格畸变。

需解决的主要技术难题

高熵合金摆脱了传统合金以一种或两种金属元素为主传统合金设计观念，而以五种或五种以上为主要元素，每种元素摩尔不超过35%,结构有序，化学无序，具有高熵效应、晶格畸变效应，迟滞扩散效应，可表现出许多优异的性能特点。利用高熵合金设计理念，综合高熵合金侵彻优势与非晶材料动能优势，设计高熵合金元素组成部分，通过机械合金化或熔炼技术，可制取高强韧、连续释能的高熵含能材料合金，考察其动态力学性能，失效模式以及毁伤作用过程，颠覆传统小口径炮弹以动能毁伤为主的单一模式，使其实现穿甲、燃烧、后效毁伤等多重毁伤材料。

期望实现的主要技术目标

技术性能指标：1.屈服强度达到800-1200MPa。2.伸长率15%-30%。3.密度***。 靶试验证：1.材料重量：***。2.燃烧性能：100米距离穿透10mm/0°均质钢板厚，对92#汽油的引燃驴100%。3.侵彻威力：在800米距离上对10毫米厚均质靶板穿透率≥80%。

需求解析

解析单位：“科创中国”黑龙江科技服务团（黑龙江省科学技术协会） 解析时间：2022-11-22

黄剑华

哈尔滨工业大学

教授

综合评价

1）耐高温―高熵合金具有较高的混乱度，且其混乱度会随着温度的增加而增加。我们知道自由度越低，合金越稳定。由于在高温状态下，高熵合金依旧有着高的熵值，因此高熵合金在高温下依旧稳定，固溶强化依然存在，着就有了高熵合金在高温时依旧保持着较高的强度。 2）高硬度―高熵合金的结构一般是简单的面心立方结构(FCC)和体心立方结构(BCC)的固溶体。合金组成元素之间的原子半径和晶体结构等方面有着不同，合金的固溶强化效应也使得合金中的位错运动也难以进行。故此，高熵合金由着较高的硬度与强度；当高熵合金处于无位错存在的非晶态时，其强度将会变得更高。

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