ハイエントロピー合金の履歴(No.5)

ハイエントロピー合金†

ハイエントロピー合金（High entropy alloys） Wikipedia英語版の簡約†

以下、Wikipedia 英語版の簡単な和訳です。

コンテンツ
- 1 開発の初期 (Early development)
- 2 定義 (Definition)
- 3 合金設計 (Alloy design)
  - 3.1 相の形成 (Phase formation)
  - 3.2 熱力学的メカニズム (Thermodynamic mechanisms)
  - 3.3 速度論的メカニズム (Kinetic mechanisms)
  - 3.4 その他の特徴 (Other properties)
- 4 作製 (Synthesis)
- 5 モデリングとシミュレーション (Modeling and simulation)
- 6 特徴と実用化の可能性 (Properties and potential uses)
  - 6.1 機械的性質 (Mechanical)
  - 6.2 電気的および磁気的性質 (Electrical and magnetic)
  - 6.3 その他 (Other)
- 7 参考文献 (References)
- 8 その他参考になる文献 (See also)

はじめに†

High-entropy alloys (HEAs) are a class of multi-component alloys composed of 5 or more principal constituent elements each with a concentration between 5 and 35 atomic %.[1].
ハイエントロピー合金は、5元系あるいはそれよりも多成分系からなり、かつそれぞれの構成元素の組成が5～35 at.%となる合金の一つである [1]。

The defining feature of HEAs over other complex alloys is that they consist entirely or primarily of a simple solid solution phase, thus having a high entropy of mixing.
ハイエントロピー合金と他の多成分合金の異なる点は、ハイエントロピー合金は固溶体単相あるいは主相が固溶体相であり、高い混合のエントロピーを持つ点にある。

HEAs have been described in the literature that have better strength-to-weight ratios, fracture toughness, tensile strength, high-temperature strength, thermal stability,[3] or corrosion resistance than similar conventional alloys.[1][4]
ハイエントロピー合金は、一般的な合金と比べ、高い比強度、破壊靭性、高温強度、熱的安定性 [3]、耐食性などを示す[1][4]。

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1. 開発の初期 (Early development)†

Although HEAs were described as early as 1996,[5] significant research interest did not develop until after independent 2004 papers by Jien-Wei Yeh and Brian Cantor, with Yeh's first paper on the topic published 2 months sooner.
ハイエントロピー合金の概念については1996年以前に提出されていたが [5]、Jien-Wei Yeh教授と Brian Cantor教授によって2004年にそれぞれ独立に提出された論文以前には大きな関心を集めてこなかった。

Yeh also coined the term "high-entropy alloy" when he attributed the high configurational entropy as the mechanism stabilizing the solid solution phase.[6]
Yeh教授は、さらに、固溶体を安定化するメカニズムとして高い配置のエントロピーが寄与する"high-entropy alloy"という言葉をつくりだした。[6]

Cantor, not knowing of Yeh's work, did not describe his alloy as a "high-entropy alloy", but the base alloy he developed, equiatomic FeCrMnNiCo, has been the subject of considerable work in the field.[7]
Cantor教授は、Yeh教授の研究を知らず、Yeh教授の合金を"high-entropy alloy"とは呼ばなかった。しかし、Cantor教授が開発した等原子組成 FeCrMnNiCo合金は、この分野における極めて重要な研究であった。[7]

Before the classification of high entropy alloys and multi-component systems, nuclear science had highlighted a system that can now be classified a high entropy alloy: within nuclear fuels Mo-Pd-Rh-Ru-Tc particles form at grain boundaries and at fission gas bubbles.[8]
ハイエントロピー合金と多成分系合金の分類がなされる以前に、原子力材料の分野において、現在ではハイエントロピー合金に分類される合金が注目されていた：核燃料であるMo-Pd-Rh-Ru-Tc粒子が、結晶粒界や核分裂ガスバブルの部分に形成される。[8]

Understanding the behavior of these '5 metal particles' was of specific interest to the medical industry as Tc-99m is an important medical imaging isotope.
'5 金属粒子'の挙動を理解することは、医療用イメージングアイソトープとして重要であるTc-99mとして医療の分野では重要であった。

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2 定義 (Definition)†

There is no universally agreed-upon definition of a HEA.
ハイエントロピー合金に関する共通の定義は無い。

Yeh originally defined HEAs as alloys containing at least 5 elements with concentrations between 5 and 35 atomic percent.[6] Yeh教授は、ハイエントrピー合金を、「少なくとも5成分系からなり、それぞれの元素の組成が5～35at.%のもの」と定義した。[6]

Later research however, suggested that this definition could be expanded.
しかし、その後の研究によってその定義は拡張された。

Otto et al. suggested that only alloys that form a solid solution with no intermetallic phases should be considered true high-entropy alloys, as the formation of ordered phases decreases the entropy of the system.[9]
Ottoらは、規則相の形成は系のエントロピーを減少させるので、金属間化合物を含まない固溶体を形成する合金のみを真のハイエントロピー合金と考えるべきであると提案した。[9]

Some authors have described 4-component alloys as high-entropy alloys [10], while others have suggested that alloys meeting the other requirements of HEAs, but with only 2～4 elements[11] or a mixing entropy between R and 1.5R[12] should be considered "medium-entropy" alloys.[13]
いくつかの研究者は、4元系合金でもハイエントロピー合金であると述べており[10]、また別の研究者は他のハイエントピー合金の条件を提案している。しかし、2～4元系合金[11]、あるいは混合のエントロピーがR～1.5Rの間にあるもの[12]は、"medium-entropy"合金であると考えるべきである。[13]

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7 参考文献 (References)†

M.H. Tsai, J.-W. Yeh, "High-Entropy Alloys: A Critical Review", Materials Research Letters 2, 107-123 (2014)., http://dx.doi.org/10.1080/21663831.2014.912690
S. Wang, Shaoqing, Entropy 15, 5536-5548 (2013), "Atomic Structure Modeling of Multi-Principal-Element Alloys by the Principle of Maximum Entropy"., http://dx.doi.org/10.3390/e15125536
Y. Zou, H. Ma, R. Spolenak, Nature Communications 6, 7748 2015()., "Ultrastrong ductile and stable high-entropy alloys at small scales", http://dx.doi.org/10.1038/ncomms8748
Y. Zhang, T. T. Zuo, Z. Tang, M. C. Gao, K. A. Dahmen, P. K. Liaw, Z. P. Lu, Progress in Materials Science 61, 1-93 (2014)., "Microstructures and properties of high-entropy alloys", http://dx.doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.10.001
K.H. Huang, J.W Yeh, "A study on multicomponent alloy systems containing equal-mole elements" [M.S. thesis]. Hsinchu: National Tsing Hua University; 1996.
J.-W. Yeh, S.-K. Chen, S.-J. Lin, J.-Y. Gan, T.-S. Chin, T.-T. Shun, C.-H. Tsau, S.-Y. Chang, Advanced Engineering Materials 6, 299-303. (2004)., "Nanostructured High-Entropy Alloys with Multiple Principal Elements: Novel Alloy Design Concepts and Outcomes"., http://dx.doi.org/10.1002/adem.200300567
B. Cantor, I.T.H. Chang, P. Knight, A.J.B. Vincent, Materials Science and Engineering, A. 375-377, 213-218 (2004)., "Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys"., http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.257.
S.C. Middleburgh, D.M. King, G.R. Lumpkin, Royal Society Open Science 2, 140292 (2015). "Atomic scale modelling of hexagonal structured metallic fission product alloys"., http://dx.doi.org/10.1098/rsos.140292
F. Otto, Y. Yang, H. Bei, E.P. George, Acta Materialia 61, 2628-2638 (2013)., "Relative effects of enthalpy and entropy on the phase stability of equiatomic high-entropy alloys", http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2013.01.042.
Y. Zou, S. Maiti, W. Steurer, R. Spolenak, Acta Materialia 65, 85-97 (2014), "Size-dependent plasticity in an Nb25Mo25Ta25W25 refractory high-entropy alloy", http://dx.doi.org/j.actamat.2013.11.049.
A. Gali, E.P. George, E.P. Intermetallics 39, 74-78 (2013)., "Tensile properties of high- and medium-entropy alloys"., http://dx.doi.org/10.1016/j.intermet.2013.03.018.
D. Miracle, J. Miller, O. Senkov, C. Woodward, M. Uchic, J. Tiley, Entropy 16, 494-525 (2014), "Exploration and Development of High-Entropy Alloys for Structural Applications", http://dx.doi.org/10.3390/e16010494.
A. Gali, E.P. George, Intermetallics 39, 74-78 (2013)., "Tensile properties of high- and medium-entropy alloys"., http://dx.doi.org/10.1016/j.intermet.2013.03.018.

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ハイエントロピー合金 の履歴(No.5)