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고엔트로피 합금

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1. 개요

고엔트로피 합금(HEA)은 5개 이상의 원소를 5~35원자 퍼센트 농도로 포함하는 합금으로, 높은 엔트로피, 격자 왜곡, 느린 확산, 칵테일 효과 등의 특징을 갖는다. 1995년 대만의 과학자 예젠웨이가 HEA 제작 아이디어를 떠올린 이후, 2004년에는 예젠웨이 연구팀이 고온과 고압을 견디는 최초의 HEA를 개발했다. HEA는 기존 합금과 달리 다성분 조성으로 인해 단순한 미세 구조를 가지며, 최첨단 경주용 자동차, 우주선, 원자로 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. HEA의 합금 설계는 단일 고용체 상 형성에 초점을 맞추며, 열역학적 및 속도론적 메커니즘을 통해 상 형성을 예측한다. HEA는 기계적, 전기적, 자기적 특성이 뛰어나고, 열적 안정성이 우수하며, 고엔트로피 합금 박막(HEAFs) 및 고엔트로피 초고온 세라믹(CCC) 형태로도 연구되고 있다.

2. 개발

1981년[15], 1996년[16]과 1980년대에도 고엔트로피 합금(HEA)이 이론적으로 고려되었지만, 1995년 대만 과학자 예젠웨이는 대만, 신주 시골을 운전하면서 고엔트로피 합금을 실제로 만드는 방법에 대한 아이디어를 떠올렸다. 얼마 지나지 않아 그는 자신의 연구실에서 이 특수 합금을 만들기 시작했으며, 10년 이상 이 합금을 연구하는 유일한 사람이었다. 유럽, 미국 및 세계 다른 지역의 대부분의 국가는 고엔트로피 합금 개발에서 뒤처져 있었다. 다른 국가에서 본격적인 연구가 시작된 것은 예젠웨이와 그의 과학팀이 극도로 높은 온도와 압력을 견딜 수 있는 세계 최초의 고엔트로피 합금을 만든 2004년 이후였다.[17] 잠재적 응용 분야로는 최첨단 경주용 자동차, 우주선, 잠수함, 원자로[18], 제트 항공기, 핵무기, 장거리 극초음속 미사일 등에 사용될 수 있다.[19][20]

몇 달 후, 예젠웨이의 논문이 발표된 후, 영국의 브라이언 캔터 연구팀(I. T. H. 창, P. 나이트 및 A. J. B. 빈센트)에서 고엔트로피 합금에 대한 또 다른 독립적인 논문이 발표되었다. 예젠웨이는 높은 구성 엔트로피를 고용체 상을 안정화시키는 메커니즘으로 간주하여 "고엔트로피 합금"이라는 용어를 처음으로 만들었다.[21] 캔터는 1970년대 후반과 1980년대 초에 이 분야에서 최초의 연구를 수행했지만, 2004년까지 발표하지 않았다. 예젠웨이의 연구를 알지 못했던 그는 자신이 새로 개발한 재료를 "고엔트로피" 합금으로 묘사하지 않고 "다성분 합금"이라는 용어를 선호했다. 그가 개발한 기본 합금인 등원자 CrMnFeCoNi는 이 분야에서 상당한 연구의 대상이 되었으며, "캔터 합금"으로 알려져 있고, 유사한 파생물도 캔터 합금으로 알려져 있다.[22] 이는 단일상 FCC (면심 입방 결정 구조) 고용체를 형성하는 것으로 보고된 최초의 고엔트로피 합금 중 하나였다.[23]

고엔트로피 합금 및 다성분 시스템이 별도의 재료로 분류되기 전에, 핵 과학자들은 이미 현재 고엔트로피 합금으로 분류될 수 있는 시스템을 연구했다. 즉, 핵연료 내에서 Mo-Pd-Rh-Ru-Tc 입자가 결정립계와 핵분열 가스 기포에서 형성된다.[24] 이러한 "5 금속 입자"의 거동을 이해하는 것은 Tc-99m이 중요한 의학 영상 동위 원소이기 때문에 의료 산업에 특히 중요했다.

3. 정의

고엔트로피 합금(HEA)에 대한 보편적으로 합의된 정의는 없다. 원래 HEA는 최소 5개 이상의 원소를 5~35 원자 퍼센트 농도로 포함하는 합금으로 정의되었다.[21] 그러나 이후 연구에서는 이 정의가 확장될 수 있음을 시사했다. 오토(Otto) 등은 정렬된 상의 형성이 시스템의 엔트로피를 감소시키기 때문에, 금속간 화합물 상이 없는 고용체를 형성하는 합금만이 진정한 고엔트로피 합금으로 간주되어야 한다고 제안했다.[25] 일부 저자는 4성분 합금을 고엔트로피 합금으로 설명했으며,[26] 다른 저자는 HEA의 다른 요구 사항을 충족하지만 2~4개의 원소[27] 또는 ''R''과 1.5''R'' 사이의 혼합 엔트로피를 가진 합금[28]을 "중간 엔트로피" 합금으로 간주해야 한다고 제안했다.[27]

4. 고엔트로피 합금의 4가지 핵심 효과

고엔트로피 합금(HEAs)은 다성분 조성으로 인해 하나 또는 두 개의 원소만을 기반으로 하는 기존 합금과는 다른 기본적인 효과를 나타낸다. 이러한 효과를 "고엔트로피 합금의 4가지 핵심 효과"라고 하며, 고엔트로피 합금의 특별한 미세 구조와 특성은 대부분 이 효과들에서 기인한다.[29] 4가지 핵심 효과는 높은 엔트로피, 심한 격자 왜곡, 느린 확산, 그리고 칵테일 효과이다.


  • 높은 엔트로피 효과: 고용체 형성을 촉진하여 예상보다 훨씬 단순한 미세 구조를 만든다. 기존에는 다성분 합금이 원소 간 많은 상호작용으로 복잡한 구조를 가질 것이라 예상했지만, 높은 엔트로피 효과 덕분에 깁스 자유 에너지가 가장 낮은 상태인 고용체 상이 형성된다. 특히 고온에서 안정적이다.
  • 심한 격자 왜곡 효과: 고용체 상은 다원소 주성분 원소를 가진 고엔트로피 합금(HEAs)에서 발견되므로, 기존의 결정 구조 개념은 1~2원소 기반에서 다원소 기반으로 확장되었다. 원자 크기 차이, 구성 원소 간 결합 에너지 및 결정 구조 경향 차이로 인해 격자 뒤틀림이 발생하며, 이는 합금의 기계적, 열적, 전기적, 광학적, 화학적 거동에 영향을 미친다.[30]

5원소 체심 입방 격자 내에 존재하는 큰 격자 뒤틀림을 보여주는 개략도

  • 느린 확산 효과: 고엔트로피 합금(HEA)은 주로 무작위 고용체 또는 정렬된 고용체를 포함한다. 이 합금의 매트릭스는 전체 용질 매트릭스로 간주될 수 있다. HEA에서 이러한 전체 용질 매트릭스의 확산 공공(vacancy)은 서로 다른 원자 원소들로 둘러싸여 있어 특정 격자 위치 에너지(LPE)를 갖는다. 격자 위치 간 LPE의 큰 변동은 낮은 LPE 위치로 이어져 원자 확산을 방해하는 트랩 역할을 한다.[31]
  • 칵테일 효과: 합금의 특성이 최소 5가지 주요 원소에 의해 향상됨을 강조한다. 각 상은 고용체이며, 구성 요소의 기본적인 특성뿐만 아니라 혼합 규칙에 따른 모든 구성 요소 간 상호작용 및 심한 격자 변형에서 발생하는 특성을 가진 복합체로 볼 수 있다. 칵테일 효과는 원자 수준의 다성분 상과 미세 규모의 다중 복합 상 효과를 모두 고려한다.[32]

5. 합금 설계

전통적인 합금 설계에서는 철, 구리, 알루미늄과 같이 한 가지 주요 원소를 선택하고, 여기에 소량의 다른 원소들을 첨가하여 원하는 특성을 얻는다. Pb-Sn 납땜처럼 두 원소가 거의 같은 비율로 사용되는 경우는 드물다. 이원상 평형 그림이나 삼원상 평형 그림에서 가장자리나 꼭지점 근처의 상에 대한 연구는 많이 이루어졌지만, 중심부 근처나 4개 이상의 원소가 포함된 고차원 시스템에 대한 연구는 거의 없다.[22]

고엔트로피 합금(HEA) 연구 초기에는 단일상 고용체 형성에 초점을 맞추었다. 이는 높은 엔트로피, 느린 확산, 심각한 격자 왜곡, 칵테일 효과 등 고엔트로피 합금의 주요 특징을 극대화할 수 있기 때문이다. 그러나 재료를 강화하기 위해서는 2차상이 필요하며,[33][34] 실제 응용 분야에 사용되는 모든 고엔트로피 합금은 다상 미세 구조를 가질 것으로 예상된다.[41] 그럼에도 불구하고, 단일상 시료는 고엔트로피 합금의 기본 메커니즘을 이해하고, 특정 미세 구조를 통해 특별한 특성을 만들어낼 수 있는 구조를 찾는 데 여전히 중요하다.[41]

5. 1. 상 형성 예측

전통적인 합금 설계에서는 철, 구리, 알루미늄과 같이 하나의 주요 원소를 그 특성에 따라 선택한다. 그런 다음, 특성을 개선하거나 추가하기 위해 소량의 추가 원소를 첨가한다. 이원 합금 시스템에서도 Pb-Sn 납땜과 같이 두 원소가 거의 같은 비율로 사용되는 경우는 드물다. 따라서, 이원상 평형 그림의 가장자리와 삼원상 평형 그림의 꼭지점 근처의 상에 대한 실험 결과는 많이 알려져 있지만, 중심 근처의 상에 대해서는 거의 알려진 바가 없다. 2차원 상 평형 그림으로 쉽게 나타낼 수 없는 고차(4개 이상 성분) 시스템에서는 사실상 알려진 바가 없다.[22]

고엔트로피 합금(HEA)의 초기 연구는 단일상 고용체 형성에 초점을 맞추었는데, 이는 고엔트로피 합금의 주요 특징인 높은 엔트로피, 느린 확산, 심각한 격자 왜곡 및 칵테일 효과를 최대화할 수 있기 때문이다. 가장 성공적인 재료는 재료를 강화하기 위해 일부 2차상이 필요하며,[33][34] 응용 분야에 사용되는 모든 HEA는 다상 미세 구조를 가질 것이라고 지적되었다.[41] 그러나 단일상 시료는 HEA의 기본 메커니즘을 이해하고 특정 미세 구조를 테스트하여 특별한 특성을 생성하는 구조를 찾는 데 필수적이므로 단일상 재료를 형성하는 것이 여전히 중요하다.[41]

깁스 상 규칙 (F=C-P+2)은 평형 상태의 시스템에서 형성될 위상(phase)의 수에 대한 상한(upper bound)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 2004년 논문에서 Cantor는 Mn, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, W, Mo, Nb, Al, Cd, Sn, Pb, Bi, Zn, Ge, Si, Sb, Mg를 각각 5%씩 포함하는 20가지 성분 합금을 만들었다. 일정한 압력에서 상 규칙에 따르면 평형 상태에서 최대 21개의 상이 존재할 수 있지만, 실제로는 훨씬 적은 수의 상이 형성되었다. 주요 상은 주로 Cr, Mn, Fe, Co, Ni를 포함하는 면심 입방 고용체 상이었다. 그 결과, 단일 고용체 상만을 형성하는 CrMnFeCoNi 합금이 개발되었다.[22]

흄-로더리 규칙은 역사적으로 혼합물이 고용체를 형성할지 여부를 결정하는 데 적용되어 왔다. 고엔트로피 합금에 대한 연구에 따르면, 다성분 시스템에서 이러한 규칙은 약간 완화되는 경향이 있다. 특히, 용매와 용질 원소가 동일한 결정 구조를 가져야 한다는 규칙은 적용되지 않는 것으로 보인다. Cr, Mn, Fe, Co, Ni는 순수한 원소 상태에서 세 가지 다른 결정 구조를 가지며, 원소가 동일한 농도로 존재할 때는 "용매"와 "용질" 원소 사이에 의미 있는 구별이 있을 수 없다.[25]

5. 2. 열역학적 메커니즘

고엔트로피 효과는 고용체의 형성을 촉진하고 예상보다 단순한 미세 구조를 만들어 내는 가장 중요한 효과이다. 기존에는 다성분 합금이 원소 간의 많은 상호 작용으로 인해 다양한 종류의 화합물 및/또는 분리된 상을 형성하여 복잡한 구조를 가지며 취성을 띨 것으로 예상되었다. 그러나 실제로는 열역학 제2법칙에 따라 가장 낮은 혼합 깁스 자유 에너지 (\Delta G_{mix} = \Delta H_{mix} - T\Delta S_{mix})를 갖는 상태가 평형 상태가 된다. 여러 원소를 포함하는 고용체 상은 높은 \Delta S_{mix}를 가지므로, 특히 고온에서 안정적이다.

고엔트로피 합금(HEAs)에서 고용체 상은 다원소 주성분 원소를 가지므로, 기존의 결정 구조 개념은 1~2원소 기반에서 다원소 기반으로 확장되었다. 모든 원자는 서로 다른 종류의 원자들에 의해 둘러싸여 격자 변형과 응력을 받는다. 원자 크기 차이 외에도, 구성 원소 간의 서로 다른 결합 에너지와 결정 구조 경향도 격자 뒤틀림을 유발한다.[30] 이러한 뒤틀림은 고엔트로피 합금의 기계적, 열적, 전기적, 광학적 및 화학적 거동의 일부 원인으로 여겨진다.[30]

전통적인 합금 설계에서는 하나의 주요 원소를 선택하고 소량의 추가 원소를 첨가한다. 이원상 평형 그림과 삼원상 평형 그림의 가장자리 근처의 상에 대한 실험 결과는 많지만, 중심 근처나 4개 이상 성분 시스템에서는 알려진 바가 거의 없다.[22]

고엔트로피 합금의 초기 연구는 단일상 고용체 형성에 초점을 맞추었지만, 응용 분야에 사용되는 모든 HEA는 다상 미세 구조를 가질 것이라고 지적되었다.[41] 깁스 상 규칙 (F=C-P+2)은 평형 상태의 시스템에서 형성될 위상(phase)의 수에 대한 상한을 결정하는 데 사용될 수 있다. 2004년 Cantor는 20가지 성분 합금을 만들었는데, 상 규칙에 따르면 최대 21개의 상이 존재할 수 있지만 실제로는 훨씬 적은 수의 상이 형성되었다. 주요 상은 주로 Cr, Mn, Fe, Co, Ni를 포함하는 면심 입방 고용체 상이었고, 그 결과 CrMnFeCoNi 합금이 개발되었다.[22]

흄-로더리 규칙은 혼합물이 고용체를 형성할지 여부를 결정하는 데 적용되어 왔으며, 다성분 시스템에서 이러한 규칙은 약간 완화되는 경향이 있다. 특히, 용매와 용질 원소가 동일한 결정 구조를 가져야 한다는 규칙은 적용되지 않는 것으로 보인다.[25]

고엔트로피 합금(HEA)의 상 형성은 열역학 및 기하학적 요인에 의해 결정된다. 혼합 자유 에너지 \Delta G_{mix}는 다음과 같이 정의된다.

:\Delta G_{mix} = \Delta H_{mix} - T\Delta S_{mix}

여기서 H_{mix}는 혼합 엔탈피, T는 온도, \Delta S_{mix}는 혼합 엔트로피이다. \Delta H_{mix}T \Delta S_{mix}는 HEA 물질의 상을 결정하기 위해 경쟁한다. 다른 중요한 요소는 HEA 내 각 원자의 원자 크기이다.[35]

원자 크기 차이가 작고 \Delta G_{mix}가 충분히 음수가 아닐 때 비정질 고체가 형성된다. 개별 원소의 크기 차이가 너무 커지면 HEA 대신 벌크 금속 유리가 형성된다. 고온 및 높은 \Delta S_{mix} 또한 \Delta G_{mix}를 낮추어 HEA 형성을 촉진한다.[35]

예(Yeh)는 다성분 합금이 높은 혼합 엔트로피를 가진다고 설명했다. 무작위 이상 고용체의 혼합 엔트로피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

:{\Delta}S_{mix}=-R\sum_{i=1}^N c_i \ln{c_i}

여기서 R는 이상 기체 상수, N은 성분 개수, c_i는 성분 i의 원자 분율이다. 5성분, 등원자 합금은 1.61R의 혼합 엔트로피를 갖는다.[21][37]

매개변수설계 지침
∆Smix최대화
∆Hmix-10 ~ 5 kJ/mol
Ω≥ 1.1
δ≤ 6.6%
VEC≥ 8 (면심 입방), < 6.87 (체심 입방)
고용체 HEA 형성을 위한 경험적 매개변수 및 설계 지침



그러나 엔트로피만으로는 모든 시스템에서 고용체 상을 안정화하기에 충분하지 않다. 혼합 엔탈피(ΔH)도 고려해야 한다. 이는 다음을 사용하여 계산할 수 있다.

:{\Delta}H_{mix}=\sum_{i=1,i{\ne}j}^N 4{\Delta}H^{mix}_{AB}c_i c_j

여기서 {\Delta}H^{mix}_{AB}는 A와 B의 이원 혼합 엔탈피이다.[38] 완전한 고용체를 형성하기 위해 ΔHmix는 -10 ~ 5 kJ/mol 사이여야 한다.[37] 합금이 이원 시스템에서 정렬된 화합물을 형성하는 경향이 있는 원소 쌍을 포함하는 경우, 이를 포함하는 다성분 합금도 정렬된 화합물을 형성할 가능성이 높다.[25]

두 열역학적 매개변수는 단일 무차원 매개변수 Ω로 결합될 수 있다.

:\Omega=\frac{T_m {\Delta}S_{mix}}{\left\vert{\Delta}H_{mix}\right\vert}

여기서 Tm은 합금 내 원소의 평균 용융점이다. Ω는 고용체 형성을 촉진하기 위해 1.1 이상이어야 한다.[39][40]

5. 3. 속도론적 메커니즘

고용체 상은 일반적으로 다원소 주성분 원소를 가진 고엔트로피 합금(HEAs)에서 발견된다. 모든 원자는 서로 다른 종류의 원자들에 의해 둘러싸여 있으며, 주로 원자 크기 차이로 인해 격자 변형과 응력을 받는다. 원자 크기 차이 외에도, 구성 원소 간의 서로 다른 결합 에너지와 결정 구조 경향도 원자와 첫 번째 이웃 사이의 비대칭 결합과 전자 구조가 존재하기 때문에 더 높은 격자 뒤틀림을 유발하는 것으로 여겨진다.[30] 이러한 뒤틀림은 고엔트로피 합금의 기계적, 열적, 전기적, 광학적 및 화학적 거동의 일부 원인으로 여겨진다.[30]

고엔트로피 합금(HEA)은 주로 무작위 고용체 및/또는 정렬된 고용체를 포함한다. 이들의 매트릭스는 전체 용질 매트릭스로 간주될 수 있다. HEA에서 이러한 전체 용질 매트릭스의 확산 공공(vacancy)은 서로 다른 원자 원소에 의해 둘러싸여 있으며, 따라서 특정 격자 위치 에너지(LPE)를 갖는다. 격자 위치 간의 LPE의 큰 변동은 낮은 LPE 위치로 이어져 원자 확산을 방해하는 트랩 역할을 한다.[31] 이는 느린 확산 효과로 이어진다.

고엔트로피 합금(HEA)의 상 형성은 열역학 및 기하학적 요인에 의해 결정된다. 상 형성이 열역학적 요인에 의해 제어되고, 속도론적 요인이 무시될 때, 혼합 자유 에너지 \Delta G_{mix}는 다음과 같이 정의된다.

:\Delta G_{mix} = \Delta H_{mix} - T\Delta S_{mix}

여기서 H_{mix}는 혼합 엔탈피로 정의되며, T는 온도, \Delta S_{mix}는 혼합 엔트로피이다. \Delta H_{mix}T \Delta S_{mix}는 HEA 물질의 상을 결정하기 위해 지속적으로 경쟁한다. 다른 중요한 요소로는 HEA 내 각 원자의 원자 크기가 있으며, 여기서 흄-로더리 규칙과 井上明久|Akihisa Inoue일본어의 벌크 금속 유리를 위한 세 가지 경험적 규칙이 중요한 역할을 한다.

원자 크기 차이가 작고 \Delta G_{mix}가 충분히 음수가 아닐 때 비정질 고체가 형성된다. 이는 모든 원자의 크기가 거의 같아서 서로 쉽게 치환될 수 있고, \Delta H_{mix}가 화합물을 형성할 만큼 낮지 않기 때문이다. 원소 간의 크기 차이가 커지고 \Delta G_{mix}가 더 음수가 될수록 더 정렬된 HEA가 형성된다. 개별 원소의 크기 차이가 너무 커지면 HEA 대신 벌크 금속 유리가 형성된다. 고온 및 높은 \Delta S_{mix} 또한 \Delta G_{mix}를 크게 낮추어 HEA 형성을 촉진하며, 이는 금속간 화합물과 같은 다른 상보다 HEA가 더 안정하게 만들기 때문이다.[35]

HEA의 다원소 격자는 모든 원소가 용질 원자이고 원자 반경이 다르기 때문에 고도로 왜곡된다. δ는 무질서 결정 구조에 의해 발생하는 격자 변형을 평가하는 데 도움이 된다. 원자 크기 차이(δ)가 충분히 크면 왜곡된 격자가 붕괴되어 비정질 구조와 같은 새로운 상이 형성될 것이다. 격자 왜곡 효과는 고용체 경화를 초래할 수 있다.[9]

5. 4. 기타 특성



고용체 상은 일반적으로 다원소 주성분 원소를 가진 고엔트로피 합금(HEAs)에서 발견되기 때문에, 기존의 결정 구조 개념은 1~2원소 기반에서 다원소 기반으로 확장되었다. 모든 원자는 서로 다른 종류의 원자들에 의해 둘러싸여 있으며, 주로 원자 크기 차이로 인해 격자 변형과 응력을 받는다. 원자 크기 차이 외에도, 구성 원소 간의 서로 다른 결합 에너지와 결정 구조 경향도 원자와 첫 번째 이웃 사이의 비대칭 결합과 전자 구조가 존재하기 때문에 더 높은 격자 뒤틀림을 유발하는 것으로 여겨진다.[30] 이러한 뒤틀림은 고엔트로피 합금의 기계적, 열적, 전기적, 광학적 및 화학적 거동의 일부 원인으로 여겨진다. 따라서 전체 격자 뒤틀림은 대부분의 매트릭스 원자(또는 용매 원자)가 주변과 동일한 종류의 원자를 갖는 전통적인 합금보다 더 심각하다.

칵테일 효과는 합금의 특성을 최소 5가지 주요 원소에 의해 향상시키는 것을 강조하기 위해 사용된다. 고엔트로피 합금(HEAs)은 하나 이상의 상을 가질 수 있기 때문에 전체 특성은 구성 상의 전반적인 기여에서 비롯된다. 게다가 각 상은 고용체이며, 구성 요소의 기본적인 특성뿐만 아니라 혼합 규칙에 의해 모든 구성 요소 간의 상호 작용과 심각한 격자 변형으로부터 발생하는 특성을 가진 복합체로 볼 수 있다. 칵테일 효과는 원자 수준의 다성분 상과 미세 규모의 다중 복합 상의 효과를 고려한다.[32]

고체 용액을 형성하기 위해서는 구성 요소의 원자 반경도 유사해야 한다. 장 등은 원자 반경의 차이를 나타내는 평균 격자 불일치인 δ라는 매개변수를 제안했다.

:\delta=\sqrt{\sum_{i=1}^N c_i \left( 1-\frac{r_i}{\bar{r}} \right)^2}

여기서 ri는 원소 i의 원자 반경이고, \bar{r}=\sum_{i=1}^N c_i r_i이다. 고체 용액 상 형성은 δ ≤ 6.6%를 필요로 하며, 이는 벌크 금속 유리(BMG)에 대한 실험을 기반으로 한 경험적인 수치이다.[41] 6.6%의 양쪽 모두에서 예외가 발견된다. 4% < δ ≤ 6.6%인 일부 합금은 금속간 화합물을 형성하고,[37][39] δ > 9%인 합금에서도 고체 용액 상이 나타난다.[40]

HEA의 다원소 격자는 모든 원소가 용질 원자이고 원자 반경이 다르기 때문에 고도로 왜곡된다. δ는 무질서 결정 구조에 의해 발생하는 격자 변형을 평가하는 데 도움이 된다. 원자 크기 차이(δ)가 충분히 크면 왜곡된 격자가 붕괴되어 비정질 구조와 같은 새로운 상이 형성될 것이다. 격자 왜곡 효과는 고용체 경화를 초래할 수 있다.[9]

6. 합성

고용체를 형성하는 합금의 경우, 형성될 결정 구조를 예측하기 위해 추가적인 경험적 매개변수가 제안되었다. 고엔트로피 합금(HEA)은 일반적으로 면심 입방(FCC), 체심 입방(BCC), 육방 밀집(HCP) 구조 또는 이 구조들의 혼합으로 나타나며, 각 구조는 기계적 특성 측면에서 고유한 장단점을 가지고 있다. HEA의 구조를 예측하는 방법은 여러 가지가 있다. 원자가 전자 농도(VEC)를 사용하여 HEA 구조의 안정성을 예측할 수 있다. HEA의 물리적 특성의 안정성은 전자 농도와 밀접한 관련이 있으며, 이는 흄-로더리 규칙에서 파생된 전자 농도 규칙과 관련이 있다.

HEA가 주조 방식으로 제작될 때, VEC가 8보다 크면 FCC 구조만 형성된다. VEC가 6.87과 8 사이일 때는 HEA가 BCC와 FCC의 혼합물이며, VEC가 6.87 미만일 때는 BCC 구조를 갖는다. HEA의 특정 결정 구조를 생성하기 위해 특정 상 안정화 원소를 첨가할 수 있다. 실험적으로 Al과 Cr과 같은 원소를 첨가하면 BCC HEA 형성에 도움이 될 수 있으며, Ni와 Co는 FCC HEA 형성에 도움이 될 수 있다.[35]

7. 모델링 및 시뮬레이션

고엔트로피 합금(HEA)은 제조가 까다롭고, 2018년 현재 고가의 재료와 특수 공정 기술이 필요하다.[42]

CALPHAD 방법을 사용한 열역학적 모델링은 이원 및 삼원 시스템에서 외삽을 필요로 한다.[50] 대부분의 상업용 열역학 데이터베이스는 주로 단일 원소로 구성된 합금에 맞춰져 있어, 실험적 검증이나 밀도 범함수 이론(DFT) 같은 ''ab initio'' 계산(계산)이 추가로 필요하다.[51]

복잡하고 무작위적인 합금의 DFT 모델링은 고정 크기의 셀을 정의해야 하는 어려움이 있는데, 이는 비무작위적인 주기를 발생시킬 수 있다. 이 문제는 "특수 준무작위 구조" 방법[52]과 비엔나 Ab initio 시뮬레이션 패키지를 함께 사용하여 해결할 수 있다. 이 방법을 사용하면 24개의 원자로 구성된 작은 셀에서도 4성분 등원자 합금의 결과가 수렴되기 시작한다.[53][54] muffin-tin 근사를 사용한 결맞음 퍼텐셜 근사(CPA) 방법도 HEA 모델링에 사용되었다.[53][55]

DFT의 KKR-CPA 공식을 기반으로 하는 또 다른 접근 방식은 다성분 합금에 대한 S^{(2)} 이론[56][57]으로, 원자 단거리 질서 매개변수인 2점 상관 함수를 ''ab initio''로 평가한다. S^{(2)} 이론은 Cantor 합금 CrMnFeCoNi 및 그 유도체,[58] 내화 HEA를 연구하고,[59][60] 재료의 자기 상태가 원자 질서 경향에 미치는 영향을 조사하는 데 사용되었다.[61]

'여러 무작위로 채워진 슈퍼셀' 접근 방식은 실제 고용체의 무작위 채움을 더 잘 설명하지만, 계산 비용이 많이 든다.[62] 이 방법은 결정 격자가 없는 유리 및 비정질 시스템 ((벌크 금속 유리 포함)을 모델링하는 데에도 사용되었다.[63][64]

모델링 기술은 목표 응용 분야에 적합한 새로운 HEA를 제안하는 데 사용되고 있다.

시뮬레이션을 통해 일부 고엔트로피 합금에서 국부적인 정렬 선호도를 확인하고, 엔탈피를 배치 엔트로피 항과 결합하여 질서와 무질서 사이의 전이 온도를 추정할 수 있다.[65] 이를 통해 시효 경화 및 합금의 기계적 특성 저하와 같은 효과가 문제가 될 수 있는 시기를 예측할 수 있다.

고용체(혼화성 갭)에 도달하는 전이 온도는 최근 Lederer-Toher-Vecchio-Curtarolo 열역학 모델로 해결되었다.[66]

8. 상 평형 그림 생성

CALPHAD(CALculation of PHAse Diagrams, 상평형 계산)는 신뢰할 수 있는 열역학 데이터베이스를 생성하는 방법으로, 단일 상 고엔트로피 합금(HEA)을 탐색할 때 효과적인 도구가 될 수 있다. 그러나 이 방법은 알려진 이원 또는 삼원 상 평형 그림에서 외삽해야 하므로 제한적일 수 있다. 또한 이 방법은 재료 합성 과정을 고려하지 않으며 평형 상만 예측할 수 있다.[67] 고엔트로피 합금(HEA)의 상 평형 그림은 고속 실험(HTE)을 통해 실험적으로 탐구할 수 있다. 이 방법은 수백 개의 샘플을 빠르게 생성하여 연구자가 한 번에 조성 영역을 탐색할 수 있도록 하여 고엔트로피 합금(HEA)의 상 평형 그림을 빠르게 매핑하는 데 사용할 수 있다.[68] 고엔트로피 합금(HEA)의 상을 예측하는 또 다른 방법은 엔탈피 농도를 이용하는 것이다. 이 방법은 단일 상 고엔트로피 합금(HEA)의 특정 조합을 고려하고 단일 상이 아닌 것으로 나타난 유사한 조합을 거부한다. 이 모델은 제1원리 고속 밀도 범함수 이론을 사용하여 엔탈피를 계산하므로 실험 입력이 필요하지 않으며 보고된 실험 결과와 매우 잘 일치하는 것으로 나타났다.[69]

9. 특성 및 잠재적 응용

고엔트로피 합금(HEA)은 일반적으로 면심 입방(FCC), 체심 입방(BCC), 육방 밀집(HCP) 구조 또는 이들의 혼합으로 나타나며, 각 구조는 고유한 기계적 특성을 가진다. 원자가 전자 농도(VEC)를 통해 HEA 구조의 안정성을 예측할 수 있는데, 이는 흄-로더리 규칙에서 파생된 전자 농도 규칙과 관련이 있다.[35]

HEA가 주조 방식으로 제작될 때, VEC 값에 따라 다음과 같은 구조가 형성된다.

VEC형성 구조
8보다 큼FCC 구조
6.87과 8 사이BCC 구조와 FCC 구조의 혼합물
6.87 미만BCC 구조



알루미늄(Al)과 크로뮴(Cr)과 같은 원소를 첨가하면 BCC HEA 형성에 도움이 되며, 니켈(Ni)과 코발트(Co)는 FCC HEA 형성에 도움이 된다.[35]

다수의 원소가 고농도로 존재하면 확산이 느려진다. CrMnFeCoNi에서 확산을 위한 활성화 에너지는 순수 금속 및 스테인리스강보다 더 높은 것으로 밝혀졌으며, 이는 더 낮은 확산 계수로 이어진다.[86]

일부 등원자 다성분 합금은 고에너지 방사선에 의한 손상에 대한 우수한 저항성을 보인다.[87] 또한, 고엔트로피 합금은 수소 저장,[88][89] 특히 TiZrCrMnFeNi와 같은 일부 합금은 상온에서 빠르고 가역적인 수소 저장 성능을 보여 상업적 응용에 적합하다.[90] 고엔트로피 재료는 특히 고엔트로피 세라믹 형태에서 더 광범위한 에너지 응용 분야에 대한 높은 잠재력을 가지고 있다.[91][92]

9. 1. 기계적 특성

결정 구조를 예측하기 위해 추가적인 경험적 매개변수가 제안되었다. 고엔트로피 합금(HEA)은 일반적으로 면심 입방(FCC), 체심 입방(BCC), 육방 밀집(HCP) 구조 또는 위 구조들의 혼합으로 나타나며, 각 구조는 기계적 특성 측면에서 고유한 장단점을 가지고 있다. HEA의 구조를 예측하는 방법은 여러 가지가 있다. 원자가 전자 농도(VEC)를 사용하여 HEA 구조의 안정성을 예측할 수 있다. HEA의 물리적 특성의 안정성은 전자 농도와 밀접한 관련이 있으며, 이는 흄-로더리 규칙에서 파생된 전자 농도 규칙과 관련이 있다.[35]

HEA가 주조 방식으로 제작될 때, VEC가 8보다 크면 FCC 구조만 형성된다. VEC가 6.87과 8 사이일 때는 HEA가 BCC와 FCC의 혼합물이며, VEC가 6.87 미만일 때는 BCC 구조를 갖는다. HEA의 특정 결정 구조를 생성하기 위해 특정 상 안정화 원소를 첨가할 수 있다. 실험적으로 Al과 Cr과 같은 원소를 첨가하면 BCC HEA 형성에 도움이 될 수 있으며, Ni와 Co는 FCC HEA 형성에 도움이 될 수 있다.[35]

9. 2. 전기 및 자기적 특성

원자가 전자 농도(VEC)는 고엔트로피 합금(HEA) 구조의 안정성을 예측하는 데 사용될 수 있다. HEA의 물리적 특성은 전자 농도와 밀접하게 관련되어 있으며, 이는 흄-로더리 규칙에서 파생된 전자 농도 규칙과 관련이 있다.[35]

HEA가 주조 방식으로 제작될 때, VEC 값에 따라 형성되는 구조는 다음과 같다.

VEC형성 구조
8보다 큼면심 입방(FCC) 구조
6.87과 8 사이체심 입방(BCC)와 FCC의 혼합물
6.87 미만BCC 구조



HEA의 특정 결정 구조를 생성하기 위해 특정 상 안정화 원소를 첨가할 수 있다. 알루미늄(Al)과 크로뮴(Cr)과 같은 원소를 첨가하면 BCC HEA 형성에 도움이 될 수 있으며, 니켈(Ni)와 코발트(Co)는 FCC HEA 형성에 도움이 될 수 있다.[35]

9. 3. 열적 안정성

고엔트로피 합금은 고온 환경에서 사용될 가능성이 높으므로, 고엔트로피 합금 설계를 위해서는 열적 안정성이 매우 중요하다. 나노 결정성은 특히 입자 성장을 위한 추가적인 구동력이 존재하는 경우에 중요하다. 나노 결정 고엔트로피 합금의 경우, 다음 두 가지 측면을 고려해야 한다. 첫째는 형성된 상의 안정성으로, 열역학적 메커니즘(합금 설계를 참조)에 의해 지배되며, 둘째는 나노 결정성의 유지이다.[85] 나노 결정 고엔트로피 합금의 안정성은 입계 확산, 산화물의 존재 등 여러 요인에 의해 제어된다.

9. 4. 기타

고용체를 형성하는 합금의 경우, 형성될 결정 구조를 예측하기 위해 추가적인 경험적 매개변수가 제안되었다. 고엔트로피 합금(HEA)은 일반적으로 면심 입방(FCC), 체심 입방(BCC), 육방 밀집(HCP) 구조 또는 위 구조들의 혼합으로 나타나며, 각 구조는 기계적 특성 측면에서 고유한 장단점을 가지고 있다. HEA의 구조를 예측하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 원자가 전자 농도(VEC)를 사용하여 HEA 구조의 안정성을 예측할 수 있다. HEA의 물리적 특성의 안정성은 전자 농도와 밀접한 관련이 있으며, 이는 흄-로더리 규칙에서 파생된 전자 농도 규칙과 관련이 있다.

HEA가 주조 방식으로 제작될 때, VEC가 8보다 크면 FCC 구조만 형성된다. VEC가 6.87과 8 사이일 때는 HEA가 BCC와 FCC의 혼합물이며, VEC가 6.87 미만일 때는 BCC 구조를 갖는다. HEA의 특정 결정 구조를 생성하기 위해 특정 상 안정화 원소를 첨가할 수 있는데, 실험적으로 Al과 Cr과 같은 원소를 첨가하면 BCC HEA 형성에 도움이 될 수 있으며, Ni와 Co는 FCC HEA 형성에 도움이 될 수 있다.[35]

다수의 원소가 고농도로 존재하면 확산이 느려진다. CrMnFeCoNi에서 확산을 위한 활성화 에너지는 순수 금속 및 스테인리스강보다 더 높은 것으로 밝혀졌으며, 이는 더 낮은 확산 계수로 이어진다.[86]

일부 등원자 다성분 합금은 고에너지 방사선에 의한 손상에 대한 우수한 저항성을 보이는 것으로 보고되었다.[87] 고엔트로피 합금은 수소 저장 응용 분야에 대해 연구되고 있다.[88][89] TiZrCrMnFeNi와 같은 일부 고엔트로피 합금은 상온에서 빠르고 가역적인 수소 저장 성능을 보이며 상업적 응용 분야에 적합한 우수한 저장 용량을 나타낸다.[90] 고엔트로피 재료는 특히 고엔트로피 세라믹 형태에서 더 광범위한 에너지 응용 분야에 대한 높은 잠재력을 가지고 있다.[91][92]

10. 고엔트로피 합금 박막(HEAFs)

대부분의 고엔트로피 합금(HEA)은 진공 아크 용융법으로 제작되는데, 이 방법은 μm 수준의 큰 입자 크기를 갖는다. 고성능 고엔트로피 합금 박막(HEAFs)에 관한 연구가 더 많은 재료 과학자들의 관심을 끌고 있다. HEA 벌크 재료의 제조 방법과 비교하여, HEAF는 10G의 빠른 냉각 속도로 급속 응고를 통해 쉽게 얻을 수 있다.[93] 급속 냉각 속도는 구성 원소의 확산을 제한하고, 상 분리를 억제하며, 단일 고용체 상 또는 비정질 구조의 형성을 촉진하고,[94] HEA 벌크 재료(μm)보다 더 작은 입자 크기(nm)를 얻을 수 있다.

지금까지 분무, 레이저 클래딩, 전기 증착, 마그네트론 스퍼터링 등 많은 기술이 HEAF를 제작하는 데 사용되었다. 스퍼터링 기술은 HEAF 제작에 가장 많이 사용되는 방법이다. 불활성 가스(Ar)가 진공 챔버에 도입되고 기판과 타겟 사이에 가해지는 고전압에 의해 가속된다.[95] 결과적으로, 타겟은 고에너지 이온에 의해 충격을 받고 일부 원자가 타겟 표면에서 방출된 후, 이 원자들이 기판에 도달하여 기판에 응축되어 박막을 형성한다.[95] HEAF 내 각 구성 원소의 조성은 특정 타겟 및 증착 중 전력, 가스 흐름, 바이어스 및 기판과 타겟 사이의 작동 거리와 같은 작동 매개변수를 통해 제어할 수 있다. 또한, O2, N2, C2H2와 같은 반응성 가스를 도입하여 산화물, 질화물 및 탄화물 박막을 쉽게 제조할 수 있다.

지금까지 마그네트론 스퍼터링 기술을 통해 HEAF를 제조하기 위해 세 가지 경로가 연구되었다.[94]


  • 단일 HEA 타겟 사용: 예비 스퍼터링 단계를 통해 각 원소가 서로 다른 스퍼터링 수율을 가지더라도 증착된 박막의 조성은 원래 타겟 합금의 조성과 거의 같다.[94] 그러나 단일 HEA 타겟을 준비하는 것은 시간과 노력이 많이 든다. 예를 들어, Mn의 높은 증발률로 인해 등원자 CoCrFeMnNi 합금 타겟을 생산하기 어렵다.
  • 다양한 금속 타겟을 사용한 공동 스퍼터링 증착: 전력, 바이어스, 가스 흐름 등과 같은 공정 조건을 변경하여 광범위한 화학적 조성을 제어할 수 있다. 발표된 논문에 따르면, 많은 연구자들이 CrMnFeCoNi 시스템에 Al, Mo, V, Nb, Ti 및 Nd와 같은 다양한 양의 원소를 도핑하여 합금의 화학적 조성과 구조를 변경하고 기계적 특성을 향상시킬 수 있다. 이러한 HEAF는 단일 CrMnFeCoNi 합금 및 Al/Ti/V/Mo/Nb 타겟을 사용한 공동 스퍼터링 증착을 통해 제조되었다.[96][97][98][99][100] 그러나 원하는 조성을 얻기 위해서는 시행착오가 필요하다. Al''x''CrMnFeCoNi 박막의 경우,[96] 결정 구조는 ''x'' = 0.07에서 단일 FCC 상에서 ''x'' = 0.3에서 이중 FCC + BCC 상으로, 결국 ''x'' = 1.0에서 단일 BCC 상으로 변경되었다.
  • 분말 타겟 사용: 타겟의 조성은 개별 분말의 중량 분율을 변경하여 간단하게 조정되지만, 균질성을 보장하기 위해 이러한 분말은 잘 혼합되어야 한다. AlCrFeCoNiCu 박막은 압착된 분말 타겟을 스퍼터링하여 성공적으로 증착되었다.[101]


최근에는 높은 경도와 같은 우수한 특성으로 인해 질소 첨가된 HEAF의 기계적 특성을 연구하는 연구자들이 더 많아지고 있다. 위에서 언급했듯이, 질화물 기반 HEAF는 N2와 Ar 가스를 진공 챔버에 통합하여 마그네트론 스퍼터링을 통해 합성할 수 있다. 질소 유량비, RN = N2/(Ar + N2)를 조절하여 다양한 양의 질소를 얻을 수 있다. 이들 중 대부분은 상 변환과 기계적 특성 사이의 상관 관계를 연구하기 위해 질소 유량비를 증가시켰다.

11. 고엔트로피 초고온 세라믹

초고온 세라믹(UHTC)의 하위 집합에는 고엔트로피 초고온 세라믹이 포함되며, 이를 조성 복잡 세라믹(CCC)이라고도 한다. 이 재료군은 매우 높은 온도, 부식 및 높은 변형률을 견디는 극초음속 응용 분야와 같은 극한 조건을 겪는 응용 분야의 주요 선택지이다.[128][129] 일반적으로 UHTC는 높은 용융 온도, 높은 열전도율, 높은 강성 및 경도, 높은 내식성을 포함한 바람직한 특성을 지닌다.[130] CCC는 대략 등몰비로 전체 조성에 더 많은 원소를 추가하여 UHTC 시스템의 조절 가능성을 보여준다. 이러한 고엔트로피 재료는 기존 UHTC 시스템에 비해 향상된 기계적 특성과 성능을 보인다.[131]

조성, 미세 구조, 공정 및 특성 간의 완전히 포괄적인 관계는 아직 완전히 개발되지 않은, 새롭게 부상하는 분야이다. 따라서 이 시스템과 극한 환경 응용 분야에 적용할 수 있는 능력을 더 잘 이해하기 위해 이 분야에서 많은 연구가 진행 중이다. CCC의 향상된 기계적 특성에 기여하는 요인은 다양하다. 특히 복잡한 미세 구조와 특정 공정 매개변수를 통해 이러한 시스템은 더 높은 경도와 같은 향상된 특성을 나타낼 수 있다.[132] CCC가 기존 UHTC보다 훨씬 더 높은 경도를 나타낼 수 있는 이유는 금속 부위에서 동일한 크기의 단일 반복 원소 대신 CCC 고엔트로피 격자에 다양한 크기의 다양한 전이 금속이 통합되었기 때문일 수 있다. 재료의 소성 변형은 전위의 이동으로 인해 발생한다. 일반적으로 격자 전체에서 전위의 이동이 증가하면 변형이 발생하고, 전위의 이동을 억제하면 변형이 줄어들고 재료가 더 단단해진다. 세라믹의 경우 세라믹 결합 구조의 제약이 더 많기 때문에 전위 이동이 극도로 제한되어 금속보다 경도가 더 높다. CCC 구조는 다양한 원소 크기를 가지므로 이러한 시스템에서 전위가 이동하는 것이 훨씬 더 어려워져 전위를 이동하는 데 필요한 변형 에너지가 증가한다. 이러한 현상은 관찰된 추가 향상된 경도를 설명할 수 있다.[130][132] 미세 구조가 특성 향상에 미치는 직접적인 영향 외에도, CCC의 공정 매개변수 최적화가 중요하다. 예를 들어, 분말은 기계적 합금의 원리에 의존하는 고에너지 볼 밀링(HEBM)을 사용하여 가공할 수 있다. 기계적 합금은 미세 단조, 냉간 용접 및 파괴를 포함한 변형과 복구의 경쟁 메커니즘의 균형을 맞춘다.[133] 적절한 균형을 이루면 이 공정 단계에서 정제되고 균질한 분말이 생성되어 최종 부품의 적절한 치밀화와 바람직한 기계적 특성을 용이하게 한다.[134] 불완전한 치밀화 또는 허용할 수 없는 공극 비율은 조기 파손으로 이어지므로 전반적인 기계적 특성을 감소시킨다. 결론적으로, 고엔트로피 UHTC 또는 CCC는 향상된 특성으로 입증되었듯이 극한 환경에서의 응용 분야에 매우 유망한 후보이다.

참조

[1] 논문 Atomic Structure Modeling of Multi-Principal-Element Alloys by the Principle of Maximum Entropy 2013-12-13
[2] 논문 Nanostructured High-Entropy Alloys with Multiple Principal Elements: Novel Alloy Design Concepts and Outcomes http://dx.doi.org/10[...] 2004-05
[3] 논문 High-entropy alloy: challenges and prospects 2016-07
[4] 논문 A critical review of high entropy alloys and related concepts 2017-01
[5] 논문 High-entropy alloys http://dx.doi.org/10[...] 2019-06-18
[6] 논문 From High-Entropy Alloys to High-Entropy Steels http://dx.doi.org/10[...] 2015-07-21
[7] 논문 A fracture-resistant high-entropy alloy for cryogenic applications https://www.science.[...] 2014-09-05
[8] 논문 Mechanical properties of high-entropy alloys with emphasis on face-centered cubic alloys https://www.scienced[...] 2019-05-01
[9] 논문 High-Entropy Alloys: A Critical Review 2014-04-30
[10] 논문 A metal alloy that is stronger when cold 2014-09-04
[11] 뉴스 New 'high-entropy' alloy is as light as aluminum, as strong as titanium alloys http://phys.org/news[...] 2014-12-10
[12] 논문 A Novel Low-Density, High-Hardness, High-entropy Alloy with Close-packed Single-phase Nanocrystalline Structures 2014-12-09
[13] 뉴스 A Metallic Alloy That is Tough and Ductile at Cryogenic Temperatures https://newscenter.l[...] 2014-09-04
[14] 논문 A fracture-resistant high-entropy alloy for cryogenic applications https://zenodo.org/r[...] 2014-09-04
[15] 간행물 part II thesis University of Sussex 1981
[16] 간행물 A study on multicomponent alloy systems containing equal-mole elements National Tsing Hua University 1996
[17] 논문 Nanostructured High-Entropy Alloys with Multiple Principal Elements: Novel Alloy Design Concepts and Outcomes https://onlinelibrar[...] 2004-05
[18] 논문 Recent Advances in Additive Manufacturing of High Entropy Alloys and Their Nuclear and Wear-Resistant Applications 2021-12
[19] 뉴스 Taiwanese researcher gets special 'Nature' coverage - Taipei Times http://www.taipeitim[...] 2016-06-10
[20] 논문 High-Entropy Alloys – A New Era of Exploitation 2007-11
[21] 논문 Nanostructured High-Entropy Alloys with Multiple Principal Elements: Novel Alloy Design Concepts and Outcomes 2004-05
[22] 논문 Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys 2004-07
[23] 논문 Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys https://www.scienced[...] 2004-07-01
[24] 논문 Atomic scale modelling of hexagonal structured metallic fission product alloys 2015-04
[25] 논문 Relative effects of enthalpy and entropy on the phase stability of equiatomic high-entropy alloys https://zenodo.org/r[...] 2013-04
[26] 논문 Size-dependent plasticity in an Nb25Mo25Ta25W25 refractory high-entropy alloy 2014-02
[27] 논문 Tensile properties of high- and medium-entropy alloys https://zenodo.org/r[...] 2013-08
[28] 논문 Exploration and Development of High Entropy Alloys for Structural Applications 2014-01-10
[29] 논문 Alloy Design Strategies and Future Trends in High-Entropy Alloys http://link.springer[...] 2013-12
[30] 서적 High-Entropy Alloys https://books.google[...] Elsevier 2019-03-16
[31] 논문 Sluggish diffusion in Co–Cr–Fe–Mn–Ni high-entropy alloys https://linkinghub.e[...] 2013-08
[32] 논문 Recent progress in high-entropy alloys http://acsm.revueson[...] 2006-12-31
[33] 논문 High-entropy alloys: a critical assessment of their founding principles and future prospects 2016-04-02
[34] 논문 A critical review of high entropy alloys and related concepts 2017-01-01
[35] 서적 High-Entropy Alloys: Fundamentals and Applications Springer
[36] 논문 Confusion by design 1993-12
[37] 논문 Solid-Solution Phase Formation Rules for Multi-component Alloys 2008-06
[38] 논문 Classification of Bulk Metallic Glasses by Atomic Size Difference, Heat of Mixing and Period of Constituent Elements and Its Application to Characterization of the Main Alloying Element 2005
[39] 논문 Microstructures and properties of high-entropy alloys 2014-04
[40] 논문 Prediction of high-entropy stabilized solid-solution in multi-component alloys https://www.scienced[...] 2012-02-15
[41] 학위논문 Refractory body-centred cubic high-entropy alloys for nuclear fusion https://ora.ox.ac.uk[...] University of Oxford 2019
[42] 뉴스 Ames Lab takes the guesswork out of discovering new high-entropy alloys https://www.ameslab.[...] U.S. Dept. of Energy 2018-12-10
[43] 논문 Alloying behavior and novel properties of CoCrFeNiMn high-entropy alloy fabricated by mechanical alloying and spark plasma sintering 2015-01
[44] 논문 " Review and perspective on additive manufacturing of refractory high entropy alloys" 2024
[45] 논문 Influence of sequence of elemental addition on phase evolution in nanocrystalline AlCoCrFeNi: Novel approach to alloy synthesis using mechanical alloying https://www.scienced[...] 2017-07-15
[46] 논문 Ultrastrong ductile and stable high-entropy alloys at small scales 2015-07-10
[47] 논문 Additive manufacturing of magnetic materials https://www.scienced[...] 2020-10-01
[48] 웹사이트 3D-printable 5-metal alloy proves ultra-strong but ductile https://newatlas.com[...] 2022-08-10
[49] 논문 Electrochemical preparation and magnetic study of Bi–Fe–Co–Ni–Mn high-entropy alloy 2008-11
[50] 논문 Computational Thermodynamics Aided High-Entropy Alloy Design 2012-06-29
[51] 논문 Searching for Next Single-Phase High-Entropy Alloy Compositions 2013-10-18
[52] 논문 Special quasirandom structures https://zenodo.org/r[...] 1990-07-16
[53] 논문 Spin-driven ordering of Cr in the equiatomic high-entropy alloy NiFeCrCo 2015-04-20
[54] 논문 Prediction of A2 to B2 Phase Transition in the High-Entropy Alloy Mo-Nb-Ta-W 2013-10-19
[55] 논문 Structural stability of NiCoFeCrAlx high-entropy alloy from ab initio theory 2013-08-30
[56] 논문 Statistical physics of multicomponent alloys using KKR-CPA https://link.aps.org[...] 2016-02-16
[57] 서적 Modelling Atomic Arrangements in Multicomponent Alloys https://link.springe[...] 2024
[58] 논문 Compositional phase stability in medium-entropy and high-entropy Cantor-Wu alloys from an ab initio all-electron Landau-type theory and atomistic modeling https://link.aps.org[...] 2022-03-17
[59] 논문 Short-range order and compositional phase stability in refractory high-entropy alloys via first-principles theory and atomistic modeling: NbMoTa, NbMoTaW, and VNbMoTaW https://link.aps.org[...] 2023-01-30
[60] 논문 Competition between phase ordering and phase segregation in the Ti''x''NbMoTaW and Ti''x''VNbMoTaW refractory high-entropy alloys 2024-04-05
[61] 논문 Interplay between magnetism and short-range order in medium- and high-entropy alloys: CrCoNi, CrFeCoNi, and CrMnFeCoNi https://link.aps.org[...] 2023-05-01
[62] 논문 Segregation and migration of species in the CrCoFeNi high-entropy alloy 2014-06
[63] 논문 Formation and structure of V–Zr amorphous alloy thin films 2015-01
[64] 논문 Structural stability and fission product behaviour in U3Si 2015-11
[65] 논문 Predicting the Crystal Structure and Phase Transitions in High-Entropy Alloys 2015-06-18
[66] 논문 The search for high-entropy alloys: A high-throughput ab-initio approach 2018-10
[67] 논문 Design of Refractory High-Entropy Alloys 2015-11-01
[68] 논문 The Different Roles of Entropy and Solubility in High Entropy Alloy Stability. 2016
[69] 논문 Criteria for Predicting the Formation of Single-Phase High-Entropy Alloys. 2015
[70] 논문 Cooperative deformation in high-entropy alloys at ultralow temperatures 2020-03-27
[71] 논문 The influences of temperature and microstructure on the tensile properties of a CoCrFeMnNi high-entropy alloy https://zenodo.org/r[...] 2013-09
[72] 논문 Recovery, recrystallization, grain growth and phase stability of a family of FCC-structured multi-component equiatomic solid solution alloys 2014-03
[73] 논문 Tensile properties of low-stacking fault energy high-entropy alloys 2015-06
[74] 논문 Fatigue behavior of Al0.5CoCrCuFeNi high-entropy alloys 2012-09
[75] 뉴스 New 'high-entropy' alloy is as light as aluminum, as strong as titanium alloys http://phys.org/news[...] 2015-05-29
[76] 뉴스 Enhanced strength and ductility in a high-entropy alloy via ordered oxygen complexes https://phys.org/new[...]
[77] 논문 Effect of high-temperature exposure on the microstructure and mechanical properties of the Al5Ti5Co35Ni35Fe20 high-entropy alloy 2020-01
[78] 논문 High-temperature high-entropy alloys AlxCo15Cr15Ni70−x based on the Al-Ni binary system 2018-05
[79] 논문 Enhanced mechanical properties of HfMoTaTiZr and HfMoNbTaTiZr refractory high-entropy alloys 2015-07
[80] 논문 Novel microstructure and properties of multicomponent CoCrCuFeNiTix alloys 2007-03
[81] 간행물 Accelerated and Conventional Development of Magnetic High-Entropy Alloys https://doi.org/10.1[...] 2021
[82] 논문 Superconductivity in thermally annealed Ta-Nb-Hf-Zr-Ti high-entropy alloys 2017-02
[83] 웹사이트 High Entropy Alloys Powder: Revolutionizing Aerospace and Defense https://powder.samat[...] 2024-11-06
[84] 논문 Advanced high-entropy alloys breaking the property limits of current materials
[85] 논문 High-entropy alloys by mechanical alloying: A review http://link.springer[...] 2019-03-14
[86] 논문 Sluggish diffusion in Co–Cr–Fe–Mn–Ni high-entropy alloys 2013-08
[87] 논문 Mechanism of Radiation Damage Reduction in Equiatomic Multicomponent Single Phase Alloys 2016-04-01
[88] 논문 Superior hydrogen storage in high-entropy alloys 2016-11-10
[89] 논문 Structure and Hydrogenation Properties of a HfNbTiVZr High-Entropy Alloy 2018-02
[90] 논문 Reversible room temperature hydrogen storage in high-entropy alloy TiZrCrMnFeNi 2020-03
[91] 논문 High-entropy ceramics: review of principles, production and applications 2021-10
[92] 논문 Low temperature synthesis and characterization of single phase multi-component fluorite oxide nanoparticle sols 2019-08-23
[93] 논문 Magnetron Sputtering High-Entropy Alloy Coatings: A Mini-Review 2022-02-11
[94] 논문 Microstructures and properties of high-entropy alloy films and coatings: a review 2018-04-03
[95] 논문 Sputtering Physical Vapour Deposition (PVD) Coatings: A Critical Review on Process Improvement and Market Trend Demands 2018-11-14
[96] 논문 Effects of Al Addition on Microstructures and Mechanical Properties of CoCrFeMnNiAlx High Entropy Alloy Films 2019-12-18
[97] 논문 Modifications of microstructures and mechanical properties of CoCrFeMnNi high entropy alloy films by adding Ti element https://www.scienced[...] 2020-10-15
[98] 논문 Microstructures and mechanical properties of CoCrFeMnNiVx high entropy alloy films https://www.scienced[...] 2020-04-15
[99] 논문 Microstructures and mechanical properties of (CoCrFeMnNi)100-xMox high entropy alloy films https://www.scienced[...] 2021-08-01
[100] 논문 Effects of Nb Addition on Microstructures and Mechanical Properties of Nbx-CoCrFeMnNi High Entropy Alloy Films 2021-12-14
[101] 논문 High entropy alloy thin films deposited by magnetron sputtering of powder targets https://www.scienced[...] 2015-04-01
[102] 논문 Tailoring strength and ductility of high-entropy CrMnFeCoNi alloy by adding Al http://dx.doi.org/10[...] 2018-11-20
[103] 논문 Effects of nitrogen content on structure and mechanical properties of multi-element (AlCrNbSiTiV)N coating https://www.scienced[...] 2009-03-25
[104] 논문 Structural and mechanical properties of multi-element (AlCrMoTaTiZr)Nx coatings by reactive magnetron sputtering https://www.scienced[...] 2011-03-01
[105] 논문 Characteristics of TiVCrAlZr multi-element nitride films prepared by reactive sputtering https://www.scienced[...] 2010-08-15
[106] 논문 Dense and smooth amorphous films of multicomponent FeCoNiCuVZrAl high-entropy alloy deposited by direct current magnetron sputtering https://www.scienced[...] 2013-04-01
[107] 논문 High Strength and Deformation Mechanisms of Al0.3CoCrFeNi High-Entropy Alloy Thin Films Fabricated by Magnetron Sputtering 2019-02-04
[108] 논문 The Properties of Cr–Co–Cu–Fe–Ni Alloy Films Deposited by Magnetron Sputtering https://doi.org/10.1[...] 2018-09-01
[109] 논문 Nanostructured multi-element (TiZrNbHfTa)N and (TiZrNbHfTa)C hard coatings https://www.scienced[...] 2012-10-25
[110] 논문 Nanostructured nitride films of multi-element high-entropy alloys by reactive DC sputtering https://www.scienced[...] 2004-11-01
[111] 논문 Structure and mechanical properties of multi-element (AlCrMnMoNiZr)Nx coatings by reactive magnetron sputtering https://www.scienced[...] 2013-05-25
[112] 논문 Preparation and characterization of AlCrTaTiZr multi-element nitride coatings https://www.scienced[...] 2006-12-04
[113] 논문 Preparation, structure, and properties of high-entropy alloy multilayer coatings for nuclear fuel cladding: A case study of AlCrMoNbZr/(AlCrMoNbZr)N https://www.scienced[...] 2018-12-15
[114] 논문 Effect of nitrogen content and substrate bias on mechanical and corrosion properties of high-entropy films (AlCrSiTiZr)100−xNx https://www.scienced[...] 2012-05-25
[115] 논문 Effects of carbon doping on mechanical, tribological, structural, anti-corrosion and anti-glass-sticking properties of CrNbSiTaZr high entropy alloy coatings https://www.scienced[...] 2021-01-01
[116] 논문 Fabrication and characterization of CrNbSiTiZr high-entropy alloy films by radio-frequency magnetron sputtering via tuning substrate bias https://www.scienced[...] 2021-04-25
[117] 논문 A comparative study on the tribocorrosion behaviors of AlFeCrNiMo high entropy alloy coatings and 304 stainless steel https://www.scienced[...] 2020-09-01
[118] 서적 Synthesis and Characterization of High Entropy Alloy and Coating http://worldcat.org/[...]
[119] 논문 Structural and mechanical properties of multi-element (TiVCrZrHf)N coatings by reactive magnetron sputtering https://www.scienced[...] 2011-10-15
[120] 논문 Characteristics of multi-element (ZrTaNbTiW)N films prepared by magnetron sputtering and plasma based ion implantation https://www.scienced[...] 2013-04-15
[121] 논문 Nano-Crystallization of High-Entropy Amorphous NbTiAlSiWxNy Films Prepared by Magnetron Sputtering 2016-06-13
[122] 논문 Effect of substrate bias on the structure and properties of multi-element (AlCrTaTiZr)N coatings https://iopscience.i[...] 2006-11-07
[123] 논문 Structure and properties of two Al–Cr–Nb–Si–Ti high-entropy nitride coatings https://www.scienced[...] 2013-04-25
[124] 논문 Influence of substrate temperature on structure and mechanical, properties of multi-element (AlCrTaTiZr)N coatings https://www.scienced[...] 2007-05-21
[125] 논문 Oxidation Behavior and Structural Transformation of (CrTaTiVZr)N Coatings 2020-04-22
[126] 논문 Tailoring the microstructure, mechanical and tribocorrosion performance of (CrNbTiAlV)Nx high-entropy nitride films by controlling nitrogen flow https://www.scienced[...] 2022-04-30
[127] 논문 Multicomponent Hf-Nb-Ti-V-Zr nitride coatings by reactive magnetron sputter deposition https://www.scienced[...] 2018-09-15
[128] 논문 Ultra-High Temperature Ceramics: Materials for Extreme Environments https://doi.org/10.1[...] 2017
[129] 논문 Materials Design for Hypersonics https://doi.org/10.1[...] 2024
[130] 논문 Ultra-High Temperature Ceramics for Extreme Environments https://doi.org/10.1[...] 2023
[131] 논문 High-Entropy Ceramics https://doi.org/10.1[...] 2020
[132] 논문 Strength of Single‐phase High‐entropy Carbide Ceramics up to 2300°C https://doi.org/10.1[...] 2021
[133] 논문 Mechanical Alloying and Milling https://doi.org/10.1[...] 2001
[134] 논문 Dense High-Entropy Boride Ceramics with Ultra-High Hardness https://doi.org/10.1[...] 2019



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