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“寶藏”金屬材料——高熵合金十大應(yīng)用前景剖析及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議
時(shí)間2023-08-24
隨著科技水平的快速發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)高性能合金材料的迫切需求，傳統(tǒng)單一主元的合金材料逐漸不能滿足人們與日俱增的使役需求,，亟需一種全新的合金化策略,，打破傳統(tǒng)策略的桎梏。為了解決上述問(wèn)題，高熵合金的概念于2004年被提出,，高熵合金因其革命性的設(shè)計(jì)理念以及特殊的物理,、化學(xué)和力學(xué)性能，受到了全球性的研究與關(guān)注,。
高熵合金能夠極大地拓展了金屬材料成分設(shè)計(jì)范圍,，有望在國(guó)防、航空,、航天,、海洋、核能,、醫(yī)療,、新能源等重大工程領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。本文結(jié)合各領(lǐng)域?qū)ο冗M(jìn)高熵合金材料的具體需求,，梳理了高熵合金材料的特征和內(nèi)涵,，分析了高熵合金材料發(fā)展的整體形勢(shì)與前景，厘清了國(guó)內(nèi)外高熵合金的發(fā)展現(xiàn)狀,。在此基礎(chǔ)上,，指出了我國(guó)高熵合金領(lǐng)域存在的差距和不足，并針對(duì)上述問(wèn)題提出了幾點(diǎn)研究建議,。
一,、前言
在人類社會(huì)發(fā)展史上，金屬材料的發(fā)現(xiàn)和使用極大地提高了社會(huì)生產(chǎn)力,，具有里程碑的意義,。長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)金屬材料如鋼鐵,、鋁合金,、銅合金、鈦合金以及鎂合金等在制備時(shí)多是以一種或兩種金屬元素為主,，通過(guò)添加少量合金元素來(lái)調(diào)節(jié)其微觀組織結(jié)構(gòu),，以滿足特定的性能需求。然而,，這種合金設(shè)計(jì)策略始終將合金材料的成分設(shè)計(jì)空間局限在多元相圖的角落位置,，限制了元素組合的總數(shù)，禁錮了新型合金材料的開(kāi)發(fā),。隨著科技水平的快速發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)高性能合金材料的迫切需求,，傳統(tǒng)單一主元的合金材料逐漸不能滿足人們與日俱增的使役需求,，亟需一種全新的合金化策略,，打破傳統(tǒng)策略的桎梏。
為了解決上述問(wèn)題，高熵合金（或多主元合金）的概念于2004年被提出,。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),，多種元素按近/等原子比例混合后得到的合金并未形成復(fù)雜的金屬間化合物，而是形成了簡(jiǎn)單的固溶體結(jié)構(gòu),。高熵合金的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)合金以混合焓為主的設(shè)計(jì)理念,，為新材料的研發(fā)打開(kāi)了一個(gè)廣闊的成分設(shè)計(jì)空間。目前,，高熵合金的研究范圍包括材料設(shè)計(jì),、組織調(diào)控、加工制備,、微觀結(jié)構(gòu)表征,、力學(xué)性能、功能性能（如磁性,、耐輻照性能,、催化性能、熱電性能等）,、塑性變形理論,、計(jì)算機(jī)仿真模擬等。
高熵合金因其革命性的設(shè)計(jì)理念以及特殊的物理,、化學(xué)和力學(xué)性能,，受到了全球性的研究與關(guān)注。目前,，主要發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)（包括美國(guó),、歐洲,、加拿大,、澳大利亞、日本等）以及我國(guó)都在此領(lǐng)域積極開(kāi)展相關(guān)研究工作和應(yīng)用探索,。高熵合金可在國(guó)防,、航空,、航天等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域得到應(yīng)用，目前我國(guó)大多數(shù)高熵合金材料的研究仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段,，工業(yè)化推廣進(jìn)程極為緩慢,。當(dāng)前，國(guó)際形勢(shì)錯(cuò)綜變化,，開(kāi)發(fā)并推廣具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高熵合金新材料具有重大戰(zhàn)略意義,。為此在介紹高熵合金材料特征和內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，剖析先進(jìn)高熵合金的工業(yè)應(yīng)用前景,，厘清國(guó)內(nèi)外高熵合金的發(fā)展現(xiàn)狀,，指出我國(guó)高熵合金領(lǐng)域存在的差距和不足,，并給出相應(yīng)的發(fā)展對(duì)策，以期推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和發(fā)展,。
二,、高熵合金的特征和內(nèi)涵
高熵合金最初的定義為：至少包括5種主要元素，每種元素含量在5%~35%之間,，若含有次要元素,，則次要元素含量小于5%的合金。隨著對(duì)高熵合金研究的不斷深入,，人們逐漸發(fā)現(xiàn)上述定義不能準(zhǔn)確地涵蓋高熵合金的全部特點(diǎn),。例如，假設(shè)一種等原子比的高熵合金由25種元素組成,，雖然其混合熵高達(dá)3.2R,，但是由于其每種主要元素的含量?jī)H為4%，并不滿足高熵合金最初的定義,。因此,，將高熵合金的定義進(jìn)行了修正，即以熔融狀態(tài)下或高溫完全互溶狀態(tài)時(shí)的混合熵為標(biāo)準(zhǔn),，只有當(dāng)混合熵達(dá)到1.5R時(shí),，才有可能形成穩(wěn)定固溶體相。至此,，以混合熵作為界定高熵合金的標(biāo)準(zhǔn),，并規(guī)定：當(dāng)合金的混合熵大于1.5R時(shí)，將其稱為高熵合金,；當(dāng)合金的混合熵介于1~1.5R時(shí),，則稱為中熵合金；當(dāng)合金的混合熵低于1R,，則稱為低熵合金,。
高熵合金從報(bào)道至今僅僅經(jīng)歷10多年，盡管目前對(duì)于“高熵合金”的定義仍存在一系列爭(zhēng)議問(wèn)題,，但并不影響高熵合金因其優(yōu)異性能及其廣闊的多維成分空間所帶來(lái)的科學(xué)和應(yīng)用潛力,。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，高熵合金實(shí)際上是一種全新的合金設(shè)計(jì)思想,。因此文章認(rèn)為,，高熵合金的定義可拓展為：由多種主要元素構(gòu)成的合金體系。根據(jù)這一定義標(biāo)準(zhǔn),，目前已經(jīng)存在大量的高熵合金體系,。在高熵合金中已使用的元素高達(dá)37個(gè)，接近元素周期表中72種候選元素的1/2（惰性氣體,、鹵族元素和放射性元素除外）,。
高熵合金作為一種多主元合金材料,，其在微結(jié)構(gòu)和性能等方面具有諸多獨(dú)有特征和優(yōu)勢(shì)。高熵合金在熱力學(xué)上具有“高熵效應(yīng)”,，可以促進(jìn)高熵固溶體的形成；在動(dòng)力學(xué)上具有“遲滯擴(kuò)散效應(yīng)”,，擴(kuò)散系數(shù)明顯低于傳統(tǒng)合金,；在微觀結(jié)構(gòu)方面具有“晶格畸變效應(yīng)”，可以引起固溶強(qiáng)化提高強(qiáng)度,；在性能方面具有“雞尾酒效應(yīng)”,，有利于優(yōu)化合金的各項(xiàng)性能。此外,，最近幾年對(duì)高熵合金的化學(xué)短程有序結(jié)構(gòu),、超高間隙原子固溶度等也有新的學(xué)術(shù)發(fā)現(xiàn)。
在力學(xué)性能方面,，高熵合金不僅在室溫下具有優(yōu)異的強(qiáng)度?塑韌性組合,，在超低溫、超高溫極端環(huán)境中也可以展現(xiàn)出優(yōu)異的性能,。高熵合金在彈性,、高溫阻尼性能、軟磁性,、耐輻照,、耐腐蝕、耐磨性等性能方面也具有顯著優(yōu)勢(shì),，具有作為先進(jìn)結(jié)構(gòu)?功能一體化材料的開(kāi)發(fā)潛力,。
高熵合金目前存在兩種分類方式。一類是按照其主要元素在周期表中的位置,，分為3d過(guò)渡族高熵合金,、難熔高熵合金、稀土高熵合金,、貴金屬高熵合金,、非金屬元素?fù)诫s高熵合金等；一類是按照高熵合金的特點(diǎn)和用途,，分為輕質(zhì)高熵合金,、耐高溫難熔高熵合金、耐腐蝕高熵合金,、耐輻照高熵合金,、生物醫(yī)用高熵合金、共晶高熵合金,、耐磨高熵合金,、儲(chǔ)氫高熵合金,、催化高熵合金、軟磁高熵合金等,。文章將采用第二種分類方法,，即按照高熵合金的特點(diǎn)和用途對(duì)其進(jìn)行分類，并逐一對(duì)其應(yīng)用前景和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述,。
三,、高熵合金的應(yīng)用前景
（一）輕質(zhì)高熵合金
隨著汽車(chē)工業(yè)的快速變革以及節(jié)能減排對(duì)輕量化要求的進(jìn)一步提升，輕質(zhì)合金結(jié)構(gòu)部件的需求和發(fā)展也發(fā)生了很大變化,。輕質(zhì)高熵合金可發(fā)揮質(zhì)量輕,、強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)，用于替代汽車(chē)中結(jié)構(gòu)板,、座椅骨架,，變速箱齒轂等部件，可以有效降低汽車(chē)重量,，節(jié)省傳統(tǒng)汽車(chē)石油消耗,，提高新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航能力。汽車(chē)工業(yè)使用了大量的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)部件,，我國(guó)每年的汽車(chē)用鋁量超過(guò)5×106t,，再加上周邊配套和下游零部件制造商，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)值超過(guò)千億元,。此外,，高性能輕質(zhì)金屬材料還可以作為航天結(jié)構(gòu)材料的重要組成部分。目前,，鈦合金已在航空,、航天及武器裝備領(lǐng)域獲得普遍應(yīng)用，我國(guó)對(duì)鈦合金的需求量以每年20%~30%的速度增加,。傳統(tǒng)鈦合金存在的主要問(wèn)題是使用溫度受限,，而輕質(zhì)高熵合金由于添加了大量難熔元素，有望突破這一限制,。隨著航空航天器飛行馬赫數(shù)的不斷提高,，對(duì)減重的要求越來(lái)越高，輕質(zhì)合金的使用勢(shì)在必行,，而輕質(zhì)高熵合金有望憑借其優(yōu)異的綜合力學(xué)性能滿足這一需求,。
（二）耐高溫難熔高熵合金
現(xiàn)役鎳基高溫合金受熔點(diǎn)的限制，在大于1000℃的溫度范圍時(shí)其屈服強(qiáng)度急劇下降,。耐高溫難熔高熵合金在1000℃以上溫區(qū)仍具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能,，有望彌補(bǔ)鎳基高溫合金在超高溫領(lǐng)域的空缺，成為下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片材料,。目前,，由于大部分耐高溫難熔高熵合金為非標(biāo)產(chǎn)品,，產(chǎn)品類型隨下游需求變化而變化，因此,，耐高溫難熔高熵合金供應(yīng)鏈相對(duì)較短,，屬于以技術(shù)為中心的領(lǐng)域，生產(chǎn)工藝復(fù)雜,、研發(fā)資金消耗大,、研制時(shí)間長(zhǎng)，行業(yè)壁壘較高,。航空、航天領(lǐng)域的設(shè)備更新及國(guó)產(chǎn)化為耐高溫難熔高熵合金提供了主要的潛在市場(chǎng)需求,，使耐高溫難熔高熵合金成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的潛在備選材料,。未來(lái)20年，若航空發(fā)動(dòng)機(jī)中耐高溫難熔高熵合金的質(zhì)量占比為50%,，我國(guó)民用航空飛機(jī)所需要的耐高溫難熔高熵合金潛在的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2000億元,。
（三）耐腐蝕高熵合金
與傳統(tǒng)耐腐蝕材料如不銹鋼、銅合金,、鋁合金,、鈦合金等相比，高熵合金具有高強(qiáng)韌,、高耐磨,、強(qiáng)磁性等優(yōu)勢(shì)，綜合性能更強(qiáng),。這為耐腐蝕高熵合金的應(yīng)用開(kāi)拓了廣闊的空間,，有望成為結(jié)構(gòu)?功能一體化材料。相較于陸地資源,，海洋資源開(kāi)發(fā)工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,，我國(guó)海岸線長(zhǎng)、島嶼眾多,、領(lǐng)海面積廣闊,，這為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源儲(chǔ)備和資源利用提供了重要保障,。耐腐蝕高熵合金可作為海洋工程和海洋裝備的主要材料應(yīng)用于船舶建造,、海上平臺(tái)建設(shè)等方向。例如,，共晶高熵合金可用于艦船的螺旋槳,，高強(qiáng)耐腐蝕高熵合金可作為艦船特殊零部件材料，耐腐蝕軟磁高熵合金可用于海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中的磁性材料,，耐腐蝕高熵合金涂層可作用于艦船殼體,。同時(shí),，工業(yè)的發(fā)展對(duì)耐腐蝕材料的要求也越來(lái)越高，如石油化工,、航空,、航天領(lǐng)域材料需長(zhǎng)期接觸強(qiáng)酸等極端環(huán)境，高強(qiáng)耐腐蝕高熵合金可作為特殊的材料承受極高載荷并且避免腐蝕損傷,；耐腐蝕軟磁高熵合金可用于電磁閥中的關(guān)鍵磁性材料,；優(yōu)異耐腐蝕性能的高熵合金還可用于石油化工領(lǐng)域的管道材料。
（四）耐輻照高熵合金
我國(guó)核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),，近年來(lái)發(fā)展迅速,，是當(dāng)前國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的重要領(lǐng)域。核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料是核技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和保障,，但現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)材料難以承受先進(jìn)反應(yīng)堆內(nèi)惡劣的工作環(huán)境,，亟需設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出具有良好力學(xué)性能、高溫性能及耐輻照性能的材料,?；诟哽睾辖饍?yōu)異的耐輻照性能，現(xiàn)已提出兩類面向先進(jìn)核反應(yīng)堆的高熵合金,，即低中子吸收截面高熵合金和低活化高熵合金,。其中，低中子吸收截面高熵合金有望替代反應(yīng)堆內(nèi)燃料包殼材料,，而低活化高熵合金有望應(yīng)用于反應(yīng)堆壓力容器,、第一壁材料、包層材料等,。
（五）生物醫(yī)用高熵合金
生物醫(yī)用金屬多用于制造骨科,、齒科、介入支架等醫(yī)療領(lǐng)域中的各類醫(yī)療器械以及外科手術(shù)工具,。2021年,，我國(guó)高值醫(yī)用耗材市場(chǎng)超過(guò)千億元，其中骨科植入市場(chǎng)規(guī)模達(dá)340億元,，同比增長(zhǎng)14%,。因此，提升現(xiàn)有醫(yī)用金屬材料性能,，發(fā)展新型醫(yī)用金屬材料,，對(duì)進(jìn)一步提升金屬醫(yī)療器械的性能水平并擴(kuò)大其醫(yī)療功能，提高相關(guān)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,，造福廣大患者,，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。生物醫(yī)用高熵合金憑借著高強(qiáng)度、高硬度,、高耐磨耐蝕性,、低彈性模量、良好的生物相容性等優(yōu)勢(shì),，可以應(yīng)用于骨科植入,、血管介入等方面，有利于提高我國(guó)金屬醫(yī)療器械產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,。此外,，高熵合金因其優(yōu)異的綜合性能有望在抗菌合金市場(chǎng)中取得一席之地?？咕哽睾辖鹂蓮V泛應(yīng)用于餐廚具,、家電、食品工業(yè),、醫(yī)療器械,、啤酒、奶類,、制藥等企業(yè)的設(shè)備管道和儲(chǔ)罐等設(shè)施中,。
（六）共晶高熵合金
當(dāng)前,，我國(guó)特種艦艇朝大型化,、高速化、靜音化方向發(fā)展,，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)特別是推進(jìn)裝置提出了更高要求,。螺旋槳是艦艇推進(jìn)裝置的核心部件，其制造水平直接影響艦艇的整體性能,，其生產(chǎn)能力是一個(gè)國(guó)家造船水平的重要體現(xiàn),。螺旋槳在服役過(guò)程中面臨的諸多挑戰(zhàn)使得傳統(tǒng)的銅合金、不銹鋼等螺旋槳材料已不能滿足下一代艦艇的性能設(shè)計(jì)要求,，嚴(yán)重制約艦船裝備的未來(lái)發(fā)展,。艦船螺旋槳用高性能合金領(lǐng)域面臨的重大技術(shù)需求和關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題亟需解決，如傳統(tǒng)銅合金和不銹鋼材料制備技術(shù)已經(jīng)達(dá)到極限,，無(wú)法滿足下一代艦船對(duì)輕質(zhì),、高強(qiáng)、耐蝕的服役要求,。共晶高熵合金具有優(yōu)異的鑄造性能,、力學(xué)性能和耐海水腐蝕性能，工業(yè)應(yīng)用潛力巨大,，且相關(guān)研究比較成熟,，在艦船工業(yè)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景和重大理論研究?jī)r(jià)值；還適用于一些對(duì)耐蝕需求較高的復(fù)雜形體鑄件，如部分歐洲企業(yè)已經(jīng)將其應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域的耐蝕部件,。
（七）耐磨高熵合金
耐磨材料在建材,、火力發(fā)電和冶金礦山等工業(yè)領(lǐng)域的能耗和經(jīng)濟(jì)成本中占有較大比重；同時(shí),，在礦物,、水泥、煤粉等工藝領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程中,，機(jī)器設(shè)備會(huì)因零件的磨損而必須更換,，因此，開(kāi)發(fā)新型耐磨材料具有較大的現(xiàn)實(shí)意義,。高熵合金的出現(xiàn)可以解決傳統(tǒng)耐磨材料的性能瓶頸問(wèn)題,，成為高溫、氧化,、腐蝕等苛刻工況下服役設(shè)備的重要選材,。耐磨高熵合金有望在磨球、襯板,、破碎機(jī)錘頭,、履帶板等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
（八）儲(chǔ)氫高熵合金
近年來(lái),，為實(shí)現(xiàn)碳中和,、碳達(dá)峰目標(biāo)，氫能及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)受到高度關(guān)注,，氫能需求不斷增長(zhǎng),，儲(chǔ)氫材料行業(yè)市場(chǎng)不斷發(fā)展。2020年,，我國(guó)儲(chǔ)氫材料行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為7.62億元,，其中稀土儲(chǔ)氫材料是目前唯一可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用化的儲(chǔ)氫材料，市場(chǎng)規(guī)模為6.9億元,，占比為90.55%,；其他儲(chǔ)氫材料市場(chǎng)規(guī)模為0.72億元，占比為9.45%,。我國(guó)稀土資源儲(chǔ)量豐富,，為儲(chǔ)氫材料行業(yè)的發(fā)展提供了充足的原材料市場(chǎng)保證，但儲(chǔ)氫材料成本偏高成為制約其發(fā)展的主要因素,。由多種非貴重金屬元素組成的高熵合金具有顯著的晶格畸變,，原子半徑的不同會(huì)產(chǎn)生較大的空隙位置，并且高熵合金多主元的特點(diǎn)增加了基體與氫的結(jié)合能,，因此,，高熵合金是一種有潛力的儲(chǔ)氫合金,，有望成為稀土儲(chǔ)氫合金的替代品。
（九）催化高熵合金
催化與人類生活緊密相關(guān),，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè),、石油加工工業(yè)、能源,、制藥工業(yè)以及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域等廣泛使用催化劑,。隨著落后產(chǎn)能的淘汰，我國(guó)化工催化劑行業(yè)產(chǎn)能利用率逐漸提高,，傳統(tǒng)的貴金屬催化材料雖然催化活性好,、穩(wěn)定性高，但成本高且資源稀缺,；傳統(tǒng)的過(guò)渡金屬催化劑存在催化活性低且易被氧化,、不易儲(chǔ)存等問(wèn)題,。相較于上述傳統(tǒng)的催化劑,，高熵合金催化材料具有過(guò)電位低、熱穩(wěn)定性強(qiáng),、動(dòng)力學(xué)快以及成本較低等特點(diǎn),，在燃油、化工,、醫(yī)藥,、能源等領(lǐng)域具有潛在的重大應(yīng)用價(jià)值。
（十）軟磁高熵合金
軟磁材料是智能化時(shí)代的關(guān)鍵部件,，主要應(yīng)用于電網(wǎng),、光伏,、儲(chǔ)能,、新能源汽車(chē)與充電樁、第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）,、無(wú)線充電,、變頻空調(diào)、軌道交通,、綠色照明等領(lǐng)域,；在以高頻,、大功率,、小型化為重要發(fā)展方向的高端消費(fèi)和工業(yè)電子,、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊,。近年來(lái)，新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展,，為軟磁合金的應(yīng)用打開(kāi)了需求空間,。全球磁性材料生產(chǎn)企業(yè)主要集中在日本和中國(guó)，其中我國(guó)的產(chǎn)量約占全球的70%,。據(jù)磁性材料行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),，2020年，我國(guó)磁性材料產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)及銷售的磁性材料約有1.3×106t,，其中軟磁材料為2.9×105t,；預(yù)計(jì)到2025年,，軟磁材料的生產(chǎn)及銷售將達(dá)到4.89×105t,，市場(chǎng)規(guī)模為150.77億元。
傳統(tǒng)的軟磁材料盡管具有優(yōu)異的軟磁性能,，但其在耐蝕性,、耐磨性、強(qiáng)塑性和高溫抗氧化性能等方面仍未充分滿足需求,。高熵合金由于其成分設(shè)計(jì)范圍更寬,、微觀結(jié)構(gòu)靈活多變，可以使材料在具備優(yōu)異的軟磁性能的同時(shí)兼具耐蝕性,、力學(xué)性能和高溫抗氧化性中的多種性能,，滿足極端復(fù)雜條件下的使用。高熵合金在高頻低損耗,、腐蝕,、摩擦、高溫以及高負(fù)載等條件下具有較大的應(yīng)用前景,。
五,、高熵合金的發(fā)展現(xiàn)狀
（一）輕質(zhì)高熵合金
輕質(zhì)高熵合金憑借其高比強(qiáng)度、高比硬度的優(yōu)勢(shì),，在航空,、航天、能源,、交通等領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力,，被眾多學(xué)者廣泛研究。目前所開(kāi)發(fā)的輕質(zhì)高熵合金根據(jù)密度分為以下兩類：一類是由Al,、Be,、Li,、Mg、Sc,、Si,、Zn、Ti等輕質(zhì)元素組成的超低密度輕質(zhì)合金,；另一類是由Ti,、Zr、V,、Nb,、Al、Cr等元素組成的低密度輕質(zhì)高熵合金,。超低密度輕質(zhì)高熵合金指密度介于鋁合金和鈦合金之間的高熵合金,，元素構(gòu)成通常以Al元素為主，低密度輕質(zhì)高熵合金一般指密度介于鈦合金和鋼的高熵合金,。這類合金通常以Ti元素作為主要元素,，與超低密度輕質(zhì)高熵合金相比表現(xiàn)出更好的綜合力學(xué)性能。
雖然輕質(zhì)高熵合金具有低密度,、高強(qiáng)度,、高硬度等眾多優(yōu)異性能，但目前的研究主要集中于室溫準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能方面,。未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)展其研究范圍,，如輕質(zhì)高熵合金的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、高溫力學(xué)性能,、斷裂韌性等,。此外，目前大多數(shù)輕質(zhì)高熵合金普遍存在室溫脆性的問(wèn)題,，未來(lái)如何通過(guò)成分設(shè)計(jì)獲得具有拉伸塑性的輕質(zhì)高熵合金,，是科研工作者們需要攻克的難題。
（二）耐高溫難熔高熵合金
耐高溫難熔高熵合金主要由元素周期表中ⅣB,、ⅤB與ⅥB族的Ti,、Zr,、Hf,、V、Nb,、Ta,、Cr、Mo,、W等高熔點(diǎn)的難熔元素組成,，有時(shí)也添加Al,、Si、Co,、Ni,、O、N等非難熔元素調(diào)控合金的微觀組織與綜合性能,。耐高溫難熔高熵合金最大的特點(diǎn)是具有優(yōu)異的高溫屈服強(qiáng)度與高溫相穩(wěn)定性,。
耐高溫難熔高熵合金作為高溫結(jié)構(gòu)材料展現(xiàn)出巨大的潛力，但其嚴(yán)重的室溫脆性限制了材料的工業(yè)化應(yīng)用,。例如,，美國(guó)開(kāi)發(fā)的第一代難熔高熵合金（NbMoTaW與VNbMoTaW合金）在室溫條件下僅有約2%的壓縮應(yīng)變率，斷口形貌表現(xiàn)為典型的脆性解理斷裂特征,。目前僅有TiZrHfNbTa系及其衍生的難熔高熵合金可以在準(zhǔn)靜態(tài)拉伸條件下具有一定的延伸率,，但仍遠(yuǎn)不能滿足先進(jìn)工程材料對(duì)安全性與可加工性的巨大需求。因此,，如何有效提高其室溫塑性是難熔高熵合金未來(lái)發(fā)展的首要目標(biāo),。此外，耐高溫難熔高熵合金作為一種潛在的高溫合金,，其較差的抗氧化性能也是限制其進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸問(wèn)題,。大多數(shù)難熔元素在氧化過(guò)程中無(wú)法形成有效的保護(hù)層，因此,，可以在難熔高熵合金中添加Al和Cr等抗氧化元素,，形成致密的氧化層，改善合金的抗氧化性能,。目前暫無(wú)兼具優(yōu)異力學(xué)性能和抗氧化性能的難熔高熵合金牌號(hào),，如何通過(guò)成分/工藝調(diào)控難熔高熵合金的微觀組織和性能是該領(lǐng)域未來(lái)亟需解決的難題。
（三）耐腐蝕高熵合金
在特定情況下,，材料在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到酸,、堿、海水等環(huán)境的考驗(yàn),，這些惡劣的服役環(huán)境會(huì)對(duì)材料本身造成極大的破壞,，進(jìn)而降低材料的使用壽命，同時(shí)引起安全隱患,。因此,，耐腐蝕高熵合金的研究是一個(gè)至關(guān)重要的課題。目前的研究表明,，高熵合金相較于傳統(tǒng)耐腐蝕材料（如不銹鋼,、銅合金、鋁合金等）具有更加優(yōu)異的綜合耐蝕性能,，未來(lái)有望作為極端環(huán)境下服役的耐腐蝕材料,。
耐腐蝕高熵合金的優(yōu)勢(shì)在于其不僅具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,，還能在結(jié)構(gòu)力學(xué)及其他功能應(yīng)用方面滿足工程應(yīng)用對(duì)材料的要求。我國(guó)目前設(shè)計(jì)了一種單相BCC結(jié)構(gòu)的耐腐蝕軟磁高熵合金（Fe2.25Co1.25Cr）94Al6,，該合金在表現(xiàn)出優(yōu)異的軟磁性能的同時(shí),，還具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，其點(diǎn)蝕電位是傳統(tǒng)304不銹鋼的2倍,，在海水環(huán)境中能有效保護(hù)材料自身不受海水侵蝕破壞,，有效解決了磁性材料在腐蝕環(huán)境中的使用難題。
高熵合金廣闊的元素調(diào)整空間帶來(lái)的“雞尾酒效應(yīng)”,，為設(shè)計(jì)高耐腐蝕性能提供了途徑,。我國(guó)設(shè)計(jì)了兼具優(yōu)異力學(xué)性能和耐腐蝕性能的面心立方（FCC）結(jié)構(gòu)的Fe40Ni20Co20Cr20高熵合金，該合金的抗拉強(qiáng)度超過(guò)600 MPa,，斷裂塑性達(dá)到70%,；在0.1mol/L的H2SO4溶液環(huán)境中，多種元素產(chǎn)生協(xié)同作用,，形成了致密鈍化膜,，表現(xiàn)出遠(yuǎn)優(yōu)于316L不銹鋼的耐腐蝕性能，實(shí)現(xiàn)了力學(xué)性能和耐腐蝕性能的結(jié)構(gòu)?功能一體化,。多相結(jié)構(gòu)同樣具有良好的耐腐蝕性能,，如一種成分為FeCrNiCoNb0.5的耐腐蝕共晶高熵合金。該合金具有納米級(jí)尺寸的超細(xì)共晶結(jié)構(gòu),，在腐蝕過(guò)程中能夠形成穩(wěn)定的鈍化膜,；同時(shí)，該合金的鈍化膜具有自修復(fù)能力,，在1mol/L NaCl溶液中表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能,，其鈍化膜寬度為304不銹鋼的3倍，耐腐蝕能力優(yōu)于不銹鋼,、鋁合金,、鈦合金、鎳合金等傳統(tǒng)耐腐蝕材料,。
高熵合金耐腐蝕涂層也受到了廣泛的關(guān)注,。我國(guó)的研究人員利用激光熔覆技術(shù)在304不銹鋼基體表面制備了FeCoCrAlNi高熵合金涂層，涂層的硬度是原基體合金的3倍,。在3.5wt.% NaCl溶液中的腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明,，F(xiàn)eCoCrAlNi高熵合金涂層能有效提高合金的耐腐蝕性能和抗點(diǎn)蝕性能。涂層技術(shù)的應(yīng)用為耐腐蝕高熵合金的發(fā)展提供了新的方向,。因此,，耐腐蝕高熵合金涂層材料表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
（四）生物醫(yī)用高熵合金
高熵合金可以根據(jù)生物醫(yī)用的需求,，選擇特定的合金化元素,，從而賦予其特殊的生物醫(yī)用功能特性。此外,，高熵效應(yīng)和晶格畸變效應(yīng)也賦予了生物醫(yī)用高熵合金良好的強(qiáng)度,、硬度、耐腐蝕性能,、耐磨性,、生物相容性以及抗菌性能。目前,，對(duì)生物醫(yī)用高熵合金已經(jīng)有了一定的研究,。根據(jù)功能不同，生物醫(yī)用高熵合金可以分為植入型高熵合金和抗菌型高熵合金兩類,。
盡管生物醫(yī)用高熵合金已經(jīng)做了很多研究工作并取得了一些開(kāi)創(chuàng)性的研究成果,，但目前還存在如下問(wèn)題有待解決：設(shè)計(jì)的生物醫(yī)用高熵合金主要是鑄態(tài)的，后續(xù)應(yīng)該進(jìn)一步進(jìn)行熱加工處理以確保其組織成分均質(zhì)化,；生物醫(yī)用高熵合金的性能研究還不全面,，未來(lái)應(yīng)針對(duì)特定的需求，進(jìn)行全方位的生物學(xué)評(píng)估,。
（五）耐輻照高熵合金
高熵合金因其突出的力學(xué)性能,、高溫性能以及耐輻照性能，成為了有競(jìng)爭(zhēng)力的核反應(yīng)堆關(guān)鍵部件候選材料,。在燃料包殼材料,、反應(yīng)堆壓力容器、第一壁材料,、反應(yīng)堆管道材料領(lǐng)域等具有廣闊的應(yīng)用前景,，目前國(guó)內(nèi)外很多知名科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展了耐輻照高熵合金方面的研究。高熵合金在耐輻照性能的表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)合金,。已有研究發(fā)現(xiàn),，在高熵合金中添加間隙元素可以增強(qiáng)高熵合金的化學(xué)短程有序，進(jìn)而提高其耐輻照能力,。CoCrFeNiMn系高熵合金相對(duì)于純金屬鎳具有更強(qiáng)的抗氦泡生長(zhǎng)特性,，并且隨著主元數(shù)的增加，氦泡尺寸逐漸減小,。
盡管對(duì)于高熵合金輻照性能的研究展現(xiàn)出了其在核反應(yīng)堆領(lǐng)域良好的工業(yè)應(yīng)用前景,，但是目前該研究仍處于初級(jí)階段，針對(duì)反應(yīng)堆內(nèi)不同工作環(huán)境下的特種高熵合金研究依然非常有限,；同時(shí),，耐輻照高熵合金領(lǐng)域尚有諸多理論性問(wèn)題需要解決。例如,，TiVNbTa等高熵合金經(jīng)過(guò)輻照后存在較為嚴(yán)重的元素偏析現(xiàn)象,?？偠灾壳案哽睾辖疠椪招袨榈臄?shù)據(jù)庫(kù)較為匱乏,，尚不能為反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù),。
（六）共晶高熵合金
大連理工大學(xué)首次提出用共晶合金的概念設(shè)計(jì)高熵合金，以期得到由雙相共晶結(jié)構(gòu)構(gòu)成的高熵合金,，從而獲得鑄造性能良好,、綜合力學(xué)性能優(yōu)異的共晶高熵合金。AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金在鑄態(tài)下展現(xiàn)了均勻細(xì)小的層片形貌,，抗拉強(qiáng)度超過(guò)1GPa,，塑性高達(dá)17%，這種在鑄態(tài)下即獲得的高強(qiáng)度高塑性,，使其成為最具工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的高熵合金之一,。隨后，許多具有優(yōu)異力學(xué)性能和特殊功能的共晶高熵合金得以開(kāi)發(fā)和報(bào)道,，研究最為廣泛的是AlCoCrFeNi體系和CoCrFeNi-M（M=Nb,，Ta，Zr,，Hf,，Mo等）合金體系。
AlCoCrFeNi系的共晶高熵合金通常由較軟的FCC相和較硬的B2相構(gòu)成,，軟硬兩相在變形過(guò)程中相互作用使得此類合金表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合力學(xué)性能,。為了進(jìn)一步提高這類共晶高熵合金的強(qiáng)塑性，研究人員對(duì)該類合金進(jìn)行了不同的加工熱處理和不同的制備方法以優(yōu)化合金,。例如,，經(jīng)過(guò)軋制和熱處理，AlCoCrFeNi2.1合金在小幅度損失塑性的情況下,，屈服強(qiáng)度可大幅度提高至1.4GPa,，比鑄態(tài)條件下的650 MPa的屈服強(qiáng)度提高了約1.85倍；此外,，由于AlCoCrFeNi系共晶高熵合金含有較多的Al和Cr元素,，因此該類合金通常具有良好的耐蝕性及抗氧化性，有利于合金在海水和高溫環(huán)境中應(yīng)用,。CoCrFeNi-M系共晶高熵合金通常由較軟的FCC相和脆硬的拓?fù)涿芘畔鄻?gòu)成,。拓?fù)涿芘畔嗍且环N適宜于高溫應(yīng)用的晶體結(jié)構(gòu)，從而賦予了共晶高熵合金優(yōu)異的高溫力學(xué)性能,。除了上述的結(jié)構(gòu)性能外,，共晶高熵合金得益于不同元素的加入，使合金在功能性能方面也展現(xiàn)出可觀的應(yīng)用前景，如軟磁性能,、巨磁電阻效應(yīng)等,。
雖然共晶高熵在多個(gè)工程領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力，但是目前對(duì)該類合金的研究主要集中在成分的開(kāi)發(fā),、力學(xué)性能的優(yōu)化以及變形機(jī)制等方面,。由于共晶高熵合金良好的鑄造流動(dòng)性,，面向工程尺寸鑄錠的制備及實(shí)際工程的研究應(yīng)進(jìn)行更深入的探索,。
（七）耐磨高熵合金
相比于傳統(tǒng)合金，高熵合金具有更大的成分設(shè)計(jì)空間,，能夠形成更豐富的微觀組織結(jié)構(gòu),，因此，高熵合金展現(xiàn)出了許多傳統(tǒng)合金難以比擬的優(yōu)異性能,，如高強(qiáng)度,、高硬度、耐腐蝕,、耐磨損,、抗氧化和抗高溫軟化等。在耐磨,、潤(rùn)滑方面,，目前報(bào)道的Al0.2Co1.5CrFeNi1.5Ti高熵合金的硬度小于SUJ2軸承鋼和SKH51模具鋼，耐磨性至少2倍于傳統(tǒng)的耐磨鋼,；Al0.2Co1.5FeNi1.5Ti0.55Si0.1高熵合金的耐磨性優(yōu)于經(jīng)典的Stellite 6耐磨合金,；AlCoCrFeNi-M高熵合金在90% H2O2溶液中，兼具優(yōu)良的耐腐蝕性和耐磨性,，具有工程應(yīng)用潛力,。我國(guó)基于高熵合金的概念創(chuàng)制了系列高熵合金基高溫自潤(rùn)滑材料，如CoCrFeNi-Gr-MoS2和CoCrFeNi-Ag-BaF2/CaF2,，其中高熵合金基體保證了復(fù)合材料良好的力學(xué)性能,，而潤(rùn)滑相及氧化產(chǎn)物的協(xié)同作用使其實(shí)現(xiàn)了從室溫至高溫的連續(xù)潤(rùn)滑。
雖然耐磨高熵合金展現(xiàn)出較大理論研究?jī)r(jià)值,，但是該領(lǐng)域仍有諸多理論性問(wèn)題尚未厘清,。例如，配副和溫度對(duì)高熵合金摩擦,、磨損行為的影響機(jī)制仍然缺乏相關(guān)報(bào)道,。更重要的是，有關(guān)高熵合金的磨損行為的性能數(shù)據(jù)庫(kù)較為匱乏,，尚不能為耐磨材料設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù),。
（八）催化高熵合金
高熵合金因其廣泛的元素組成和固有的復(fù)雜表面，可提供大量的結(jié)合位點(diǎn)，能夠獲得近連續(xù)分布的吸附能曲線,。美國(guó)報(bào)道了一種高度均勻球形顆粒形式的高熵磷酸鹽催化劑材料,，其在析氧反應(yīng)中具有優(yōu)越的催化活性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)催化劑的催化活性。來(lái)自印度的研究人員制備了納米晶等原子AuAgPtPdCu高熵催化劑,，在還原反應(yīng)中具有高的催化活性,，在低電壓（-0.3V）下完成了CO2到氣體產(chǎn)品的100%轉(zhuǎn)換。雖然催化劑中存在許多元素,，但電催化活性主要由氧化還原活性銅金屬的存在來(lái)描述,，而其他金屬僅提供協(xié)同作用。高熵合金催化劑在氧還原,、水電解,、氨氧化等反應(yīng)中也具有廣闊的應(yīng)用潛力。相對(duì)于傳統(tǒng)催化劑,，高熵催化劑具有過(guò)電位低,、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、動(dòng)力學(xué)快等特點(diǎn),，使其在燃料電池的生產(chǎn),、化學(xué)原料制備以及新能源發(fā)電等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。在光熱轉(zhuǎn)換方面,，利用電弧放電等離子體合成制備了一種由21種元素組成的高熵合金納米顆粒,，表現(xiàn)出了高效的光熱轉(zhuǎn)換性能。
（九）儲(chǔ)氫高熵合金
高熵合金因其顯著的晶格畸變,、不同的原子半徑會(huì)產(chǎn)生較大的空隙位置,，并且高熵合金多主元的特點(diǎn)增加了基體與氫的結(jié)合能，有利于儲(chǔ)氫性能的提高,。早期的高熵合金儲(chǔ)氫性能研究主要集中在儲(chǔ)氫能力上,。隨后，高熵合金的吸收 / 解吸循環(huán)特性得到廣泛關(guān)注,。我國(guó)報(bào)道了通過(guò)電弧熔煉與機(jī)械研磨的方法制備TiZrFeMnCrV合金,，該合金具有超快的吸氫動(dòng)力學(xué)，在30 ℃下的吸氫量可達(dá)1.80wt.%,；同時(shí)該合金具有優(yōu)異的吸附 / 解吸循環(huán)性能,，在50次循環(huán)中容量仍穩(wěn)定在1.76 wt.%，表現(xiàn)出良好的可逆儲(chǔ)氫性能,。高熵合金作為一種不含稀土金屬的新型儲(chǔ)氫合金,，可作為新能源汽車(chē)、能源發(fā)電等領(lǐng)域的候選材料,。
（十）軟磁高熵合金
軟磁材料是具有低矯頑力和高磁導(dǎo)率的磁性材料,，易于磁化,，也易于退磁，其主要功能是轉(zhuǎn)換與傳輸電磁能量,，被廣泛用于各種電能變換設(shè)備中,。高熵合金多主元合金的設(shè)計(jì)理念顯著拓寬了材料的成分設(shè)計(jì)范圍，可以同時(shí)包含多個(gè)磁性和非磁性元素,，各元素間的相互作用可以產(chǎn)生意想不到的效果,，為此，可以在較大的范圍內(nèi)對(duì)材料的磁性,、耐蝕性,、力學(xué)性能和高溫抗氧化性等進(jìn)行調(diào)整，使材料具有更高的綜合性能以滿足極端復(fù)雜條件下的使用需求,。例如,，我國(guó)研究人員設(shè)計(jì)制備的一種相干有序納米沉淀物增強(qiáng)的超強(qiáng)韌性軟磁高熵元合金Fe32.6Ni27.7Co27.7Ta5.0Al7.0,，該合金的飽和磁化強(qiáng)度,、矯頑力、居里溫度,、電阻率,、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂延伸率分別為100.2A·m2·kg-1,、78A/m,、693.8K，103μΩ·cm,、904MPa,、1336MPa和54%，這一優(yōu)異的綜合性能是空前的,，展現(xiàn)出軟磁高熵合金在高力學(xué)載荷下的廣闊工業(yè)應(yīng)用前景,。
五、我國(guó)高熵合金領(lǐng)域存在的不足及發(fā)展建議
（一）我國(guó)高熵合金領(lǐng)域存在的不足
1. 我國(guó)高熵合金高純?cè)牧弦蕾囘M(jìn)口,，威脅產(chǎn)業(yè)鏈安全
我國(guó)短缺的高純?cè)牧嫌?種：U,、Fe、Mn,、Al,、Sn、Pb,、Ni,、Sb、Au,；嚴(yán)重短缺的高純?cè)牧嫌?種：Cr,、Cu,、Zn、Co,、Sr,、K、B以及Pt族元素等,。此類原材料的儲(chǔ)量較低,，新增產(chǎn)量不足，與迅速增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求形成了極大的差距,，致使高熵合金使用成本增加,，限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。以Co為例,，全球的資源總量約為7.6×106 t,，然而資源分布極度不均，主要分布于剛果（金）,、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū),，我國(guó)占比僅為1%，嚴(yán)重依賴進(jìn)口,。Co作為高熵合金中最常用的元素之一,，國(guó)內(nèi)嚴(yán)重短缺的高純?cè)牧蠈⑼{相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的安全。
2. 國(guó)內(nèi)企業(yè)重視程度不夠,，“產(chǎn)學(xué)研用”合作不緊密
我國(guó)企業(yè)對(duì)高熵合金材料的重視程度不夠,，沒(méi)有跟上國(guó)外企業(yè)相關(guān)的研發(fā)進(jìn)度。企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)缺少健全的科研合作體系,，以企業(yè)為主導(dǎo)的研發(fā)機(jī)制仍需要進(jìn)一步完善,，“產(chǎn)學(xué)研用”合作不緊密。相關(guān)科研單位的研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)少,，人才隊(duì)伍建設(shè)不完善,，缺乏激勵(lì)政策和研發(fā)平臺(tái)，科技人員創(chuàng)新動(dòng)力不足,。另外,，由于缺少用于原始創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究的“產(chǎn)學(xué)研用”合作平臺(tái)，大量創(chuàng)新成果僅停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段,，缺少高效的研發(fā)平臺(tái)將基礎(chǔ)性研究成果進(jìn)行驗(yàn)證和中試放大,，推動(dòng)科研成果的快速轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
3. 理論仿真能力不足
高熵合金可選擇的元素種類眾多,，因此高熵合金體系數(shù)量也非常龐大,，為此，通過(guò)模擬仿真對(duì)高熵合金成分進(jìn)行篩選是一個(gè)重要的研究方向,。然而,，國(guó)內(nèi)對(duì)于高熵合金數(shù)據(jù)庫(kù)搭建的重視程度不夠,，如開(kāi)發(fā)新型高熵合金所使用到的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)與相圖計(jì)算軟件大多來(lái)源于美國(guó)、瑞典等國(guó)家,，在一定程度上使高熵合金材料的研發(fā)受制于人,。我國(guó)高熵合金領(lǐng)域尚缺少行之有效的模擬計(jì)算能力，難以精確預(yù)測(cè)其結(jié)構(gòu)和性能,，高熵合金的理論數(shù)據(jù)庫(kù)搭建和仿真能力有待進(jìn)一步完善,。
4. 高熵合金的應(yīng)用與評(píng)價(jià)體系有待完善
目前國(guó)內(nèi)所研究的高熵合金多是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的成分探索和性能研究，科研成果的工程化和推廣應(yīng)用較慢,，新興高熵合金制造技術(shù)與國(guó)家優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域目標(biāo)匹配有待進(jìn)一步提高,。雖然我國(guó)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的高熵合金成分體系數(shù)量眾多，但是沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)梳理以及分類,。同時(shí),，我國(guó)在新材料性能評(píng)定、生產(chǎn)技術(shù),、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面的建設(shè)相對(duì)滯后,；大量性能優(yōu)異的高熵合金體系的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)掌握在國(guó)外，我國(guó)高熵合金領(lǐng)域在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面存在欠缺,。
（二）發(fā)展建議
1. 加強(qiáng)高熵合金材料的頂層設(shè)計(jì),，完善產(chǎn)業(yè)政策
結(jié)合國(guó)家材料產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局和高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)，構(gòu)建以企業(yè)為主體的自主創(chuàng)新體系,，推進(jìn)高熵合金領(lǐng)域國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資源整合和規(guī)劃布局勢(shì)在必行。與世界高水平研發(fā)機(jī)構(gòu)接軌,，加強(qiáng)高熵合金核心技術(shù)研發(fā),，建立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。加速高熵合金領(lǐng)域成果產(chǎn)業(yè)化,，建立高校與科研,、產(chǎn)業(yè)化之間的銜接機(jī)制。鼓勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)面向國(guó)家科研及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目提供標(biāo)準(zhǔn)化咨詢和支撐服務(wù),，覆蓋項(xiàng)目立項(xiàng),、實(shí)施、推廣應(yīng)用,、試點(diǎn)示范等全鏈條,。激勵(lì)骨干企業(yè)帶動(dòng)創(chuàng)新企業(yè)，加大研發(fā)投入,，彌補(bǔ)技術(shù)短板,，積極應(yīng)對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。
2. 加強(qiáng)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的對(duì)接和溝通
依托國(guó)內(nèi)外高校和科研院所的專家學(xué)者開(kāi)展咨詢,，構(gòu)建集研發(fā),、生產(chǎn),、應(yīng)用于一體的健康綠色發(fā)展格局。實(shí)施創(chuàng)新人才發(fā)展戰(zhàn)略,，構(gòu)建高熵合金相關(guān)產(chǎn)業(yè)的精尖人才體系,；同時(shí)，鼓勵(lì)本領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)積極開(kāi)展國(guó)際合作與交流,，在經(jīng)濟(jì)上給予大力扶持,。鼓勵(lì)企業(yè)構(gòu)建規(guī)范高效的人才管理制度，培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)又高度自主創(chuàng)新的人才團(tuán)隊(duì),。加強(qiáng)行業(yè)協(xié)會(huì),、科研機(jī)構(gòu)和高校的聯(lián)系，組建與企業(yè)對(duì)口的精尖人才后備團(tuán)隊(duì),，定期對(duì)國(guó)內(nèi)外高熵合金研發(fā)和應(yīng)用需求進(jìn)行調(diào)研和評(píng)估,。加強(qiáng)科研?生產(chǎn)?消費(fèi)?再科研循環(huán)體系建設(shè)，實(shí)現(xiàn)科研在前,、生產(chǎn)隨后,，相輔相成從而穩(wěn)步向前的發(fā)展目標(biāo)。
3. 完善高熵合金材料標(biāo)準(zhǔn),、測(cè)試,、表征、評(píng)價(jià)體系
建立支撐高熵合金產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)體系,，開(kāi)展高熵合金材料標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動(dòng),，加大先進(jìn)金屬材料基礎(chǔ)研發(fā)、關(guān)鍵戰(zhàn)略合金材料及前沿新型高熵合金材料標(biāo)準(zhǔn)的有效供給,，進(jìn)一步發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)整體高熵合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和質(zhì)量變革的引領(lǐng)作用,。完善新材料測(cè)試、表征,、評(píng)價(jià)體系,，建立國(guó)家級(jí)高熵合金測(cè)試評(píng)價(jià)平臺(tái)，構(gòu)建新型高熵合金材料測(cè)試評(píng)價(jià)體系,，解決其測(cè)試評(píng)價(jià)的瓶頸和短板問(wèn)題,。大力發(fā)展自主認(rèn)證和品牌檢測(cè)能力，不斷提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,。
4. 推進(jìn)人才隊(duì)伍建設(shè)
實(shí)施創(chuàng)新人才發(fā)展戰(zhàn)略,，加強(qiáng)中青年創(chuàng)新人才和團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)，采用柔性引進(jìn)等靈活政策,，建立國(guó)家級(jí)高熵合金協(xié)同創(chuàng)新中心,，培養(yǎng)自主創(chuàng)新人才隊(duì)伍，培養(yǎng)一批學(xué)科,、專業(yè)技術(shù)帶頭人,，有效提高人才要素在產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新中的活躍度和推動(dòng)作用,，提升自主創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)高熵合金材料的快速工業(yè)化應(yīng)用,。
5. 降低材料成本,，打造高附加值產(chǎn)品
高熵合金目前工業(yè)化進(jìn)度緩慢，其主要原因在于過(guò)高的原料成本和生成成本,。未來(lái)應(yīng)在政策上鼓勵(lì)科研院校和相關(guān)企業(yè)進(jìn)行科技研發(fā),、產(chǎn)品創(chuàng)新和品牌建設(shè)，進(jìn)一步提高從業(yè)人員的科技創(chuàng)新能力和水平,，全力打造高附加值產(chǎn)品,，促進(jìn)產(chǎn)品融入全球高端制造業(yè)供應(yīng)鏈。建議通過(guò)“產(chǎn)學(xué)研用”合作,，從降低材料的生產(chǎn)成本方面著手,，打造低成本高熵合金牌號(hào)，優(yōu)化品種結(jié)構(gòu),，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,。應(yīng)積極拓展高熵合金應(yīng)用領(lǐng)域，通過(guò)開(kāi)展合作研發(fā)和示范應(yīng)用項(xiàng)目,，推動(dòng)高熵合金在實(shí)際應(yīng)用中取得更多突破,。
文章轉(zhuǎn)自：中國(guó)工程院院刊
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