文献综述
高熵合金，块状金属玻璃和橡胶金属是近年来合金化理论的３大突破[7]，而高熵合金是基于大块非晶合金研究的一类无序合金。它最初是由中国台湾清华大学的叶均蔚教授提出的，并将其命名为高熵合金（HEAs）。高熵合金主元具有５种或更多种合金，每种主元的原子分数＞5％且＜35％的合金［1］。与传统合金具有明显区别的是，高熵合金的设计理念要更为复杂一些，它有四个或五个以上的基础元素共同作为主元而存在，每个主要元素的相对摩尔百分比大抵上都是相同的，最少为5%，且最大也不能超过35%[2]。每个元素都具有大致相同的浓度，基本按照等摩尔比进行合金化。由于具有多种元素，高熵合金会受到这些元素的共同作用，材料内部混乱度增加，在热力学上反应为熵值的大小，即合金的熵值增大[3]。
纳米晶材料是指平均晶粒尺寸在1-100nm之间的材料。纳米晶材料是材料领域的研究热点之一。相比于粗晶材料，纳米晶材料通常有着更好的力学性能。近年来的研究发现，纳米晶材料相比于一般的粗晶材料有着更优异的力学性能。
满足霍尔-佩奇关系[4,5]。而纳米晶金属材料的晶界密度大，体系能量高，非常容易出现晶粒长大现象，进而导致材料强度、硬度等力学性能的严重退化。在实际的研究过程中，材料的热稳定性通常受到动力学机制和热力学机制的共同影响。因此从理论上来说，将阻碍晶界运动与降低晶界能这两种方式相结合将更有益于纳米晶金属材料的稳定化，相信这也会是未来纳米晶金属材料稳定化方法的发展趋势。
高熵合金纳米晶是将高熵合金晶粒细化到纳米级别使之同时具有纳米晶与高熵合金物理特性的新型材料，对通过IGC（惰性气体冷凝法）法纳米晶化的高熵合金分别在200℃、400℃、600℃的温度下进行热处理并测定其力学性能如硬度，通过XRD分析和TEM分析其微观结构与相组成的实验流程。
1高熵合金的研究现状
随着现代社会的发展,人们对更高性能的材料的性能需求增加,因此传统合金已经不能满足社会的要求,因为传统合金的合成理念是以一种或两种元素为主要元素的同时添加适量的其他元素来改善或增加合金性能 , 从而获得所需具有特殊性能的合金。这种合成方式带来了问题,一,金属的结构变得越来越复杂,使我们难以分析和研究;二,过多添加其他元素,使组织中出现了脆性金属间化合物,使合金性能下降;三,限制了合金成分的自由度,从而限制了材料的特殊微观结构及性能的发展。因此，专家们开始构思新型的材料设计理念，尝试多个主元共同作用，但相应着如果合金元素过多也会更容易反应生成金属间化合物，这些脆性化合物层尽管可以使合金硬度提高，但却使韧性大幅下降[6]，所以如何突破这一限制成为了新的难题。在这种情况下，叶均蔚率先提出了“多主元高熵合金”这一具有创造性的想法，这种结构独特、具有优异性能的新材料开始出现在人们的视野里。随着学者们投入更多的精力去尝试，高熵合金这一思路也开始变得更清晰、更明亮起来，愈发值得人们去更深层次地挖掘探索。
高熵合金具有良好的发展前景,Al Fe Cu Co Ni Cr、AI TI Fe NI Cu Cr、AI Co Cr Cu Fe Ni 等系列的高熵合金系列都被广大的学者研究。高熵合金的主要元素组成复杂，如Mg、 A1、 Cr、 Cu、 Co等都是高熵合金中的组成元素，此外还包括Si、 B等，这些元素的特点不同，根据相应的配比所制备的高熵合金有难熔金属高熵合金、轻质高熵合金等[8]。对于高熵合金,现阶段还可以对其微观组织结构进行相分析及电化学性能、磁性能的测定,对合金元素选择理论、凝固结晶理论以及热处理理论等进行进一步的研究。目前制备高熵合金的方法主要是在增锅中按一定比例放入纯金属，然后于真空熔炼炉中反复抽真空后充入Ar气保护，全部融化均匀，在水冷铜模中浇铸成铸态[9]。制备高熵合金的方法还有锻造、粉末冶金、喷涂法及镀膜法来制作块材、涂层或薄膜。除了上述几种传统的制作加工方法,高熵合金还可通过快速凝固、机械合金化获得。
2难熔高熵合金研究进展及前景
2010年，美国空军研究实验室Senkov教授首次通过难熔金属元素Hf、Nb、Ta、Mo、W等制备出系列难熔高熵合金(refractory high entropy alloys,RHEAs)，研究发现该类合金具有较高强度、优异的耐腐蚀性能及耐磨性能[10]。与传统难熔合金相比，RHEAs的研究与开发起步较晚，研究内容主要集中于成分设计、制备方法、力学性能以及抗氧化性等，实验基础薄弱，研究理论不够细致，实现工业化生产和应用仍有较长的路要走[11,12]，关于相结构、微观组织和性能之间的相互关系还有待进一步研究。难熔高熵合金因组成元素主要为高熔点元素，因此合金系也具有较高的熔点，同时合金还具有高熵合金的特性，在高温下表现出优异的性能，成为非常有潜力的高温合金之一，引起国内外学者的广泛关注[13]。并且随着近年来微电子元器件与封装、智能结构的蓬勃发展。伴随着微器件结构向微型化、薄型化和轻质化发展，其所用薄膜材料的特征尺寸，逐渐由微米减至亚微米量级甚至到纳米量级[15]。本课题将从难熔高熵合金TiCrHfNb的制备方法、热处理以及联系其组织结构与力学性能等角度研究。高熵合金通过合理设计合金元素种类及配比，所得合金材料的性能通常优于传统合金而广受研究人员的关注并具有广阔的应用前景。
