ハイエントロピー合金
をテンプレートにして作成
開始行:
*Contents [#lb0beb71]
-[[大気溶解可能なハイエントロピー鋳鉄]]
-[[生体用ハイエントロピー合金(BioHEA)]]
-[[軽量ハイエントロピー合金]]
-[[ハイエントロピー黄銅]]
-[[共晶ハイエントロピー合金]]
-[[HCP構造ハイエントロピー合金]]
-[[ハイエントロピー合金の凝固組織]]
-[[ハイエントロピー合金の液体分離>液体分離合金#jafae7ff]]
-[[ハイエントロピー合金の照射損傷]]
#br
#br
----
*ハイエントロピー合金 （High entropy alloys） Wikipedia ...
以下、[[Wikipedia の High Entropy Alloys>https://en.wikip...
-コンテンツ
--1 [[開発の初期 (Early development)>#q26643da]]
--2 [[定義 (Definition)>#d0f5785e]]
--3 [[合金設計 (Alloy design)>#u3ab3992]]
---3.1 [[相の形成 (Phase formation)>#m7d4f13b]]
---3.2 [[熱力学的メカニズム (Thermodynamic mechanisms)>#m...
---3.3 [[速度論的メカニズム (Kinetic mechanisms)>#kd462be...
---3.4 [[その他の特徴 (Other properties)>#y3e2d658]]
--4 [[作製 (Synthesis)>#meeef021]]
--5 [[モデリングとシミュレーション (Modeling and simulati...
--6 [[特徴と実用化の可能性 (Properties and potential uses...
---[[6.1 機械的性質 (Mechanical)>#la4d500b]]
---[[6.2 電気的および磁気的性質 (Electrical and magnetic)...
---[[6.3 その他 (Other)>#k4dbcd86]]
--7 [[参考文献 (References)>#n948119f]]
#br
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/Atomic_struc...
Fcc-CoCrFeMnFeハイエントロピー合金の原子模型[2]
#br
#br
**''はじめに'' [#hdc54559]
High-entropy alloys (HEAs) are a class of multi-component...
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...
The defining feature of HEAs over other complex alloys is...
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...
HEAs have been described in the literature that have bett...
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、...
#br
**''1. 開発の初期 (Early development)'' [#q26643da]
Although HEAs were described as early as 1996,[5] signifi...
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...
Yeh also coined the term "high-entropy alloy" when he att...
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...
Cantor, not knowing of Yeh's work, did not describe his a...
Cantor教授は、Yeh教授の研究を知らず、Yeh教授の合金を"high...
Before the classification of high entropy alloys and mult...
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...
Understanding the behavior of these '5 metal particles' w...
'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...
#br
**2 定義 (Definition) [#d0f5785e]
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...
Yeh教授は、ハイエントロピー合金を、「少なくとも5成分系か...
Later research however, suggested that this definition co...
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 ...
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...
Some authors have described 4-component alloys as high-en...
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...
#br
**3 合金設計 (Alloy design) [#u3ab3992]
In conventional alloy design, one primary element such as...
一般的な合金設計の場合、Fe、CuあるいはAlといった主要元素...
Then, small amounts of additional elements are added to i...
この場合、少量の添加元素がｍその特性改善のために添加され...
Even among binary alloy systems, there are few common cas...
二元系合金の場合であっても、Pb-Snはんだ合金のような、ほぼ...
Therefore, much is known from experimental results about ...
したがって、二元系合金の端の部分あるいは三元系合金のコー...
In higher-order (4+ components) systems that cannot be ea...
より多成分合金系（4元系以上）では、2次元状態図を示すこと...
#br
***3.1 相の形成 (Phase formation) [#m7d4f13b]
Gibbs' phase rule, F=C-P+2, can be used to determine an u...
ギブスの相律によれば、 F = C-P+2 (F は自由度、C は成分の...
In his 2004 paper, Cantor created a 20-component alloy co...
2004年、Cantor教授は、Mn, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, W, Mo, ...
At constant pressure, the phase rule would allow for up t...
一定圧力であれば、この20成分系合金では平衡状態において20...
The predominant phase was a face-centered cubic solid sol...
合金の主相はe, Ni, Cr, Co, および Mnを含むFcc固溶体相であ...
From that result, the FeCrMnNiCo alloy, which forms only ...
これらの結果から、単相固溶体が形成されるFeCrMnNiCo合金が...
The Hume-Rothery rules have historically been applied to ...
ヒュームロザリー則は、合金の固溶体形成の指針としてこれま...
Research into high-entropy alloys has found that in multi...
ハイエントロピ―合金の研究において、多成分系におけるそのル...
In particular, the rule that solvent and solute elements ...
特に、溶質と溶媒元素の結晶構造が同じであるというルールは...
#br
***3.2 熱力学的メカニズム (Thermodynamic mechanisms) [#m0...
The multi-component alloys Yeh developed also consisted m...
Yeh教授によって開発された固溶体相となる多成分合金は、これ...
Yeh attributed this result to the high configurational, o...
Yeh教授は、この結果は、多成分ランダム固溶体の高い配置ある...
Because ΔG=ΔH-TΔS and the phase with the lowest Gibbs fre...
なぜなら、次の理由からである。ギブスの自由エネルギー (ΔG)...
The mixing entropy for a random ideal solid solution can ...
ランダムな理想溶体の混合のエントロピーは次式で与えられる：~
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-03.png,no...
where R is the ideal gas constant, N is the number of com...
ここで、Rはガス定数、Nは成分の数、ciは成分iの割合である。~
From this it can be seen that alloys in which the compone...
この式から明らかなように、等原子組成の合金で最もエントロ...
A 5 component, equiatomic alloy will have a mixing entrop...
5成分系では、等原子組成合金において混合のエントロピーは1....
However entropy alone is not sufficient to stabilize the ...
しかし、エントロピーの項だけでは、すべての系において固溶...
The enthalpy of mixing (ΔH), must also be taken into acco...
混合のエンタルピー (ΔH)も考慮に入れなければならない。~
This can be calculated using:~
混合のエンタルピー (ΔH)は次式で計算される：~
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-04.png,no...
where~
ここで、~
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-05.png,no...
is the binary enthalpy of mixing for A and B.[16] ~
は、AとBからなる二元系合金のエントロピーである。[16] ~
Zhang et al. found, empirically, that in order to form a ...
Zhangらは、経験的に、固溶体相単相が形成されるためには、ΔH...
In addition, Otto et al. found that if the alloy contains...
さらに、Ottoらは、二成分系において規則化合物を形成する傾...
Both of the thermodynamic parameters can be combined into...
エントロピー項とエンタルピー項をあわせた、無次元パラメー...
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-06.png,no...
here Tm is the average melting point of the elements in t...
ここで、Tmは合金中の各元素の融点の平均値である。~
Ω should be greater than or equal to 1.1 to promote solid...
Ωが1.1あるいはそれ以上の合金で、固溶体の形成が促進される。~
#br
***3.3 速度論的メカニズム (Kinetic mechanisms) [#kd462bec]
The atomic radii of the components must also be similar i...
固溶体相を形成するためには、構成元素の原子半径が近いもの...
Zhang et al. proposed a parameter δ representing the diff...
Zhangらは、原子半径の違いを表すパラメーター δ を提案した。~
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-07.png,no...
where ri is the atomic radius of element i.~
ここで、riは成分iの原子半径である。
and~
さらに~
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-08.png,no...
Formation of a solid solution phase requires a δ≤6.6%, bu...
固溶体の形成にはδ≤6.6%が必要である。しかし、いくつか合金...
#br
***3.4 その他の特徴 (Other properties) [#y3e2d658]
For those alloys that do form solid solutions, an additio...
固溶体を形成するこれらの合金について、結晶構造を予測する...
If the average valence electron concentration (VEC) of th...
合金の平均価電子密度(VEC)が ≧ 8 の合金では、fcc構造が形成...
If the average VEC is <6.87, it will form a body-centered...
価電子密度(VEC)が ＜ 6.87 の合金では、bcc構造が形成される...
For values in between, it will form a mixture of fcc and ...
この間にある場合、fccとbccの混相となる。~
VEC has also been used to predict the formation of σ-phas...
価電子密度(VEC)は、CrやVを含むハイエントピ―合金におけるσ...
#br
Empirical parameters and design guidelines for forming so...
固溶体ハイエントロピ―合金を形成するための経験的パラメータ...
| パラメーター | 固溶体形成のガイドライン |
| ∆Smix | 最大 |
| ∆Hmix | > -10 かつ < 5 kJ/mol |
| Ω | ≥ 1.1 |
| δ | ≤ 6.6% |
| VEC | ≥ 8 for fcc, <6.87 for bcc |
#br
**4 作製 (Synthesis) [#meeef021]
High-entropy alloys are mostly produced using distinct me...
ハイエントロピー合金は、大きく異なる様々なプロセスにより...
Most HEAs have been produced using liquid-phase methods i...
多くのハイエントrピー合金は、アーク溶解法、高周波溶解法、...
Solid-state processing is generally done by mechanical al...
固体プロセスとしては、高エネルギーボールミリングを用いた...
This method produces powders that can then be processed u...
メカニカルアロイングにより、一般的な粉末焼結法あるいはス...
This method allows for alloys to be produced that would b...
この手法は、鋳造法の適用が困難あるいは不可能な合金系、例...
Gas-phase processing includes processes such as sputterin...
気相法は、スパッタリングや分子線エピタキシー法（MBE法）な...
Other HEAs have been produced by thermal spray, laser cla...
他の手法として、溶射法、レーザークラッディング法、電析法...
#br
**5 モデリングとシミュレーション (Modeling and simulation...
The atomic-scale complexity presents additional challenge...
原子スケールの複雑さは、ハイエントロピー合金における計算...
Thermodynamic modelling using the CALPHAD method requires...
CALPHAD法を用いる熱力学モデリングにおいては、二元系および...
Most commercial thermodynamic databases are designed for,...
ほとんどの商用熱力学データベースは、一つの元素を主要元素...
Thus, they require experimental verification or additiona...
したがって、実験的検証あるいは密度汎関数理論(DFT)などの非...
However, DFT modeling of complex, random alloys has its o...
しかし、複雑な、ランダム構造合金のDFTモデリングは極めて困...
This is commonly overcome using the method of "special qu...
この問題は、一般に "special quasirandom structures (SQS)"...
Using this method, it has been shown that results of a 4-...
この方法を用いて、24原子を含むセルを用いた4成分等原子組成...
The exact muffin-tin orbital method with the coherent pot...
コヒーレントポテンシャル近似を用いた正確なマフィンティン...
Other techniques include the 'multiple randomly populated...
真の固溶体におけるランダムな分布をより記述可能な、'multip...
This method has also been used to model glassy/amorphous ...
この手法は、結晶構造以外にも、（バルク金属ガラスを含む）...
Further, modeling techniques are being used to suggest ne...
さらに、モデリング手法は、応用を念頭においた新しいハイエ...
The use of modeling techniques in this 'combinatorial exp...
この'combinatorial explosion'は、ハイエントロピー合金の迅...
Simulations have highlighted the preference for local ord...
シミュレーションは、いくつかのハイエントロピー合金の局所...
And, when the enthalpies of formation are combined with t...
さらに、形成のエンタルピーと配置のエントロピーを組み合わ...
#br
**6 特徴と実用化の可能性 (Properties and potential uses) ...
#br
***6.1 機械的性質 (Mechanical) [#la4d500b]
The crystal structure of HEAs has been found to be the do...
ハイエントロピー合金の結晶構造は、この合金の機械的性質の...
Bcc HEAs typically have high yield strength and low ducti...
一般的に、Bcc構造ハイエントロピー合金は高強度で延性が低い...
Some alloys have been particularly noted for their except...
いくつかの合金系については、部分的にではあるが、卓越した...
A refractory alloy, VNbMoTaW maintains a high yield stren...
耐熱合金である、VNbMoTaWハイエントロピー合金は、1400℃にお...
However, room temperature ductility is poor, less is know...
しかし、室温延性は乏しく、クリープといったその他の重要な...
CoCrFeMnNi has been found to have exceptional low-tempera...
CoCrFeMnNiハイエントロピー合金は、卓越した低温度での機械...
This was attributed to the onset of nanoscale twin bounda...
これはナノスケール双晶境界の形成によるものであり、高温度...
As such, it may have applications as a structural materia...
したがって、CoCrFeMnNiハイエントロピー合金は、その強靱性...
However, later research showed that lower-entropy alloys ...
しかし、その後の研究は、少量の添加元素を含むあるいは等原...
No ductile to brittle transition was observed in the bcc ...
Bcc構造AlCoCrFeNiハイエントロピー合金は、延性-脆性転移温...
Al0.5CoCrCuFeNi was found to have a high fatigue life and...
Al0.5CoCrCuFeNiハイエントロピー合金は、高い疲労寿命と耐久...
But there was significant variability in the results, sug...
しかし、実験結果には大きなバラつきがある。これは、合金の...
A single-phase nanocrystalline Al20Li20Mg10Sc20Ti30 alloy...
単相ナノ結晶Al20Li20Mg10Sc20Ti30合金は、密度が2.67 gcm-3...
Rather than bulk HEAs, small-scale HEA samples (e.g. NbTa...
バルクのハイエントロピー合金にl比べ、小さなスケールのハイ...
Additionally, such HEA films show substantially enhanced ...
さらに、ハイエントピ―合金薄膜は、熱的安定性が高められる。...
Small-scale HEAs combining these properties represent a n...
卓越した機械的特性と熱的安定性を併せ持つ微小スケールハイ...
#br
***6.2 電気的および磁気的性質 (Electrical and magnetic) [...
CoCrCuFeNi is an fcc alloy that was found to be paramagne...
Fcc構造CoCrCuFeNi合金は常磁性を示す。~
But upon adding titanium, it forms a complex microstructu...
しかし、Tiを添加すると、fcc固溶体、アモルファス相、および...
High magnetic coercivity has been measured in a BiFeCoNiM...
BiFeCoNiMn合金において、高い磁気保磁力が測定されている。[...
#br
***6.3 その他 (Other) [#k4dbcd86]
The high concentrations of multiple elements leads to slo...
高い多成分元素濃度は、構成元素の拡散係数を低下させる。~
The activation energy for diffusion was found to be highe...
CoCrFeMnNiハイエントピー合金のいくつかの元素の拡散の活性...
#br
**7 参考文献 (References) [#n948119f]
+ M.H. Tsai, J.-W. Yeh, "High-Entropy Alloys: A Critical ...
+ S. Wang, Shaoqing, Entropy 15, 5536-5548 (2013), "Atomi...
+ Y. Zou, H. Ma, R. Spolenak, Nature Communications 6, 77...
+Y. Zhang, T. T. Zuo, Z. Tang, M. C. Gao, K. A. Dahmen, P...
+ K.H. Huang, J.W Yeh, "A study on multicomponent alloy s...
+ J.-W. Yeh, S.-K. Chen, S.-J. Lin, J.-Y. Gan, T.-S. Chin...
+ B. Cantor, I.T.H. Chang, P. Knight, A.J.B. Vincent, Mat...
+ S.C. Middleburgh, D.M. King, G.R. Lumpkin, Royal Societ...
+ F. Otto, Y. Yang, H. Bei, E.P. George, Acta Materialia ...
+ Y. Zou, S. Maiti, W. Steurer, R. Spolenak, Acta Materia...
+ A. Gali, E.P. George, E.P. Intermetallics 39, 74-78 (20...
+ D. Miracle, J. Miller, O. Senkov, C. Woodward, M. Uchic...
+ A. Gali, E.P. George, Intermetallics 39, 74-78 (2013).,...
+ A. Lindsay Greer, Nature 366, 303-304 (1993), "Confusi...
+ Y. Zhang, Y. J. Zhou, J.-P. Lin, G.-L. Chen, P.-K. Liaw...
+ A. Takeuchi,A. Inoue, Akihisa, Materials Transactions 4...
"Classification of Bulk Metallic Glasses by Atomic Size D...
+ S. Guo, C. Ng, J. Lu, C. T. Liu, Journal of Applied Phy...
+ M.-H. Tsai, K.-Y. Tsai,C.-W. Tsai, C. Lee, C.-C. Juan, ...
+ K. M. Youssef, A.-J. Zaddach, C. Niu, D. L. Irving, C. ...
+ W. Ji, W. Wang, Weimin, H. Wang, Z. Hao, J. Zhang, Y. W...
+ C.-Z. Yao, P. Zhang, M. Liu, G.-R. Li, J.-Q. Ye, P. Liu...
+ C. Zhang, F. Zhang,S. Chen, W. Cao, JOM 64, 839-845 (20...
+ M. C. Gao, D. E. Alman, Entropy 15, 4504-4519 (2013), "...
+ A. Zunger, S.-H. Wei, L. G. Ferreira, J. E. Bernard, Ph...
+ C. Niu, A. J. Zaddach, A. A. Oni, X. Sang, J. W. Hurt I...
+ W. P. Huhn, M. Widom, JOM 65, 1772-1779 (2013), "Predi...
+ F. Tian, L. Delczeg, N. Chen, L. K. Varga, J. Shen, L. ...
+ S.C. Middleburgh, D.M. King, G.R. Lumpkin, M. Cortie, L...
+ D.J.M. King, S.C. Middleburgh, A.C.Y. Liu, H.A. Tahini,...
+ S.C. Middleburgh, P.A. Burr, D.J.M. King, L. Edwards, G...
+ D. M. King, S. C. Middleburgh, L. Edwards, G. R. Lumpki...
+ F. Otto, A. Dlouhy, Ch. Somsen, H. Bei, G. Eggeler, E.P...
+ Z. Wu, H. Bei, F. Otto, G.M. Pharr, E.P. George, Interm...
+ A.J. Zaddach, R.O. Scattergood, C.C. Koch, Materials Sc...
+ M.A. Hemphill, T. Yuan, G.Y. Wang, J.W. Yeh, C.W. Tsai,...
+ M. Shipman, "New 'high-entropy' alloy is as light as al...
+ Yu Zou, Soumyadipta Maiti, Walter Steurer, Ralph Spolen...
+ X.F. Wang, Y. Zhang, Y. Qiao, G.L. Chen, Intermetallics...
+ K.-Y. Tsai, M.-H. Tsai, J.-W. Yeh, Acta Materialia 61, ...
#br
これは、[[Wikipedia の High Entropy Alloys>https://en.wik...
終了行:
*Contents [#lb0beb71]
-[[大気溶解可能なハイエントロピー鋳鉄]]
-[[生体用ハイエントロピー合金(BioHEA)]]
-[[軽量ハイエントロピー合金]]
-[[ハイエントロピー黄銅]]
-[[共晶ハイエントロピー合金]]
-[[HCP構造ハイエントロピー合金]]
-[[ハイエントロピー合金の凝固組織]]
-[[ハイエントロピー合金の液体分離>液体分離合金#jafae7ff]]
-[[ハイエントロピー合金の照射損傷]]
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*ハイエントロピー合金 （High entropy alloys） Wikipedia ...
以下、[[Wikipedia の High Entropy Alloys>https://en.wikip...
-コンテンツ
--1 [[開発の初期 (Early development)>#q26643da]]
--2 [[定義 (Definition)>#d0f5785e]]
--3 [[合金設計 (Alloy design)>#u3ab3992]]
---3.1 [[相の形成 (Phase formation)>#m7d4f13b]]
---3.2 [[熱力学的メカニズム (Thermodynamic mechanisms)>#m...
---3.3 [[速度論的メカニズム (Kinetic mechanisms)>#kd462be...
---3.4 [[その他の特徴 (Other properties)>#y3e2d658]]
--4 [[作製 (Synthesis)>#meeef021]]
--5 [[モデリングとシミュレーション (Modeling and simulati...
--6 [[特徴と実用化の可能性 (Properties and potential uses...
---[[6.1 機械的性質 (Mechanical)>#la4d500b]]
---[[6.2 電気的および磁気的性質 (Electrical and magnetic)...
---[[6.3 その他 (Other)>#k4dbcd86]]
--7 [[参考文献 (References)>#n948119f]]
#br
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/Atomic_struc...
Fcc-CoCrFeMnFeハイエントロピー合金の原子模型[2]
#br
#br
**''はじめに'' [#hdc54559]
High-entropy alloys (HEAs) are a class of multi-component...
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...
The defining feature of HEAs over other complex alloys is...
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...
HEAs have been described in the literature that have bett...
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、...
#br
**''1. 開発の初期 (Early development)'' [#q26643da]
Although HEAs were described as early as 1996,[5] signifi...
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...
Yeh also coined the term "high-entropy alloy" when he att...
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...
Cantor, not knowing of Yeh's work, did not describe his a...
Cantor教授は、Yeh教授の研究を知らず、Yeh教授の合金を"high...
Before the classification of high entropy alloys and mult...
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...
Understanding the behavior of these '5 metal particles' w...
'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...
#br
**2 定義 (Definition) [#d0f5785e]
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...
Yeh教授は、ハイエントロピー合金を、「少なくとも5成分系か...
Later research however, suggested that this definition co...
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 ...
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...
Some authors have described 4-component alloys as high-en...
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...
#br
**3 合金設計 (Alloy design) [#u3ab3992]
In conventional alloy design, one primary element such as...
一般的な合金設計の場合、Fe、CuあるいはAlといった主要元素...
Then, small amounts of additional elements are added to i...
この場合、少量の添加元素がｍその特性改善のために添加され...
Even among binary alloy systems, there are few common cas...
二元系合金の場合であっても、Pb-Snはんだ合金のような、ほぼ...
Therefore, much is known from experimental results about ...
したがって、二元系合金の端の部分あるいは三元系合金のコー...
In higher-order (4+ components) systems that cannot be ea...
より多成分合金系（4元系以上）では、2次元状態図を示すこと...
#br
***3.1 相の形成 (Phase formation) [#m7d4f13b]
Gibbs' phase rule, F=C-P+2, can be used to determine an u...
ギブスの相律によれば、 F = C-P+2 (F は自由度、C は成分の...
In his 2004 paper, Cantor created a 20-component alloy co...
2004年、Cantor教授は、Mn, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, W, Mo, ...
At constant pressure, the phase rule would allow for up t...
一定圧力であれば、この20成分系合金では平衡状態において20...
The predominant phase was a face-centered cubic solid sol...
合金の主相はe, Ni, Cr, Co, および Mnを含むFcc固溶体相であ...
From that result, the FeCrMnNiCo alloy, which forms only ...
これらの結果から、単相固溶体が形成されるFeCrMnNiCo合金が...
The Hume-Rothery rules have historically been applied to ...
ヒュームロザリー則は、合金の固溶体形成の指針としてこれま...
Research into high-entropy alloys has found that in multi...
ハイエントロピ―合金の研究において、多成分系におけるそのル...
In particular, the rule that solvent and solute elements ...
特に、溶質と溶媒元素の結晶構造が同じであるというルールは...
#br
***3.2 熱力学的メカニズム (Thermodynamic mechanisms) [#m0...
The multi-component alloys Yeh developed also consisted m...
Yeh教授によって開発された固溶体相となる多成分合金は、これ...
Yeh attributed this result to the high configurational, o...
Yeh教授は、この結果は、多成分ランダム固溶体の高い配置ある...
Because ΔG=ΔH-TΔS and the phase with the lowest Gibbs fre...
なぜなら、次の理由からである。ギブスの自由エネルギー (ΔG)...
The mixing entropy for a random ideal solid solution can ...
ランダムな理想溶体の混合のエントロピーは次式で与えられる：~
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-03.png,no...
where R is the ideal gas constant, N is the number of com...
ここで、Rはガス定数、Nは成分の数、ciは成分iの割合である。~
From this it can be seen that alloys in which the compone...
この式から明らかなように、等原子組成の合金で最もエントロ...
A 5 component, equiatomic alloy will have a mixing entrop...
5成分系では、等原子組成合金において混合のエントロピーは1....
However entropy alone is not sufficient to stabilize the ...
しかし、エントロピーの項だけでは、すべての系において固溶...
The enthalpy of mixing (ΔH), must also be taken into acco...
混合のエンタルピー (ΔH)も考慮に入れなければならない。~
This can be calculated using:~
混合のエンタルピー (ΔH)は次式で計算される：~
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-04.png,no...
where~
ここで、~
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-05.png,no...
is the binary enthalpy of mixing for A and B.[16] ~
は、AとBからなる二元系合金のエントロピーである。[16] ~
Zhang et al. found, empirically, that in order to form a ...
Zhangらは、経験的に、固溶体相単相が形成されるためには、ΔH...
In addition, Otto et al. found that if the alloy contains...
さらに、Ottoらは、二成分系において規則化合物を形成する傾...
Both of the thermodynamic parameters can be combined into...
エントロピー項とエンタルピー項をあわせた、無次元パラメー...
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-06.png,no...
here Tm is the average melting point of the elements in t...
ここで、Tmは合金中の各元素の融点の平均値である。~
Ω should be greater than or equal to 1.1 to promote solid...
Ωが1.1あるいはそれ以上の合金で、固溶体の形成が促進される。~
#br
***3.3 速度論的メカニズム (Kinetic mechanisms) [#kd462bec]
The atomic radii of the components must also be similar i...
固溶体相を形成するためには、構成元素の原子半径が近いもの...
Zhang et al. proposed a parameter δ representing the diff...
Zhangらは、原子半径の違いを表すパラメーター δ を提案した。~
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-07.png,no...
where ri is the atomic radius of element i.~
ここで、riは成分iの原子半径である。
and~
さらに~
#ref(https://t-nagase.sakura.ne.jp/figure/HE/EQ-08.png,no...
Formation of a solid solution phase requires a δ≤6.6%, bu...
固溶体の形成にはδ≤6.6%が必要である。しかし、いくつか合金...
#br
***3.4 その他の特徴 (Other properties) [#y3e2d658]
For those alloys that do form solid solutions, an additio...
固溶体を形成するこれらの合金について、結晶構造を予測する...
If the average valence electron concentration (VEC) of th...
合金の平均価電子密度(VEC)が ≧ 8 の合金では、fcc構造が形成...
If the average VEC is <6.87, it will form a body-centered...
価電子密度(VEC)が ＜ 6.87 の合金では、bcc構造が形成される...
For values in between, it will form a mixture of fcc and ...
この間にある場合、fccとbccの混相となる。~
VEC has also been used to predict the formation of σ-phas...
価電子密度(VEC)は、CrやVを含むハイエントピ―合金におけるσ...
#br
Empirical parameters and design guidelines for forming so...
固溶体ハイエントロピ―合金を形成するための経験的パラメータ...
| パラメーター | 固溶体形成のガイドライン |
| ∆Smix | 最大 |
| ∆Hmix | > -10 かつ < 5 kJ/mol |
| Ω | ≥ 1.1 |
| δ | ≤ 6.6% |
| VEC | ≥ 8 for fcc, <6.87 for bcc |
#br
**4 作製 (Synthesis) [#meeef021]
High-entropy alloys are mostly produced using distinct me...
ハイエントロピー合金は、大きく異なる様々なプロセスにより...
Most HEAs have been produced using liquid-phase methods i...
多くのハイエントrピー合金は、アーク溶解法、高周波溶解法、...
Solid-state processing is generally done by mechanical al...
固体プロセスとしては、高エネルギーボールミリングを用いた...
This method produces powders that can then be processed u...
メカニカルアロイングにより、一般的な粉末焼結法あるいはス...
This method allows for alloys to be produced that would b...
この手法は、鋳造法の適用が困難あるいは不可能な合金系、例...
Gas-phase processing includes processes such as sputterin...
気相法は、スパッタリングや分子線エピタキシー法（MBE法）な...
Other HEAs have been produced by thermal spray, laser cla...
他の手法として、溶射法、レーザークラッディング法、電析法...
#br
**5 モデリングとシミュレーション (Modeling and simulation...
The atomic-scale complexity presents additional challenge...
原子スケールの複雑さは、ハイエントロピー合金における計算...
Thermodynamic modelling using the CALPHAD method requires...
CALPHAD法を用いる熱力学モデリングにおいては、二元系および...
Most commercial thermodynamic databases are designed for,...
ほとんどの商用熱力学データベースは、一つの元素を主要元素...
Thus, they require experimental verification or additiona...
したがって、実験的検証あるいは密度汎関数理論(DFT)などの非...
However, DFT modeling of complex, random alloys has its o...
しかし、複雑な、ランダム構造合金のDFTモデリングは極めて困...
This is commonly overcome using the method of "special qu...
この問題は、一般に "special quasirandom structures (SQS)"...
Using this method, it has been shown that results of a 4-...
この方法を用いて、24原子を含むセルを用いた4成分等原子組成...
The exact muffin-tin orbital method with the coherent pot...
コヒーレントポテンシャル近似を用いた正確なマフィンティン...
Other techniques include the 'multiple randomly populated...
真の固溶体におけるランダムな分布をより記述可能な、'multip...
This method has also been used to model glassy/amorphous ...
この手法は、結晶構造以外にも、（バルク金属ガラスを含む）...
Further, modeling techniques are being used to suggest ne...
さらに、モデリング手法は、応用を念頭においた新しいハイエ...
The use of modeling techniques in this 'combinatorial exp...
この'combinatorial explosion'は、ハイエントロピー合金の迅...
Simulations have highlighted the preference for local ord...
シミュレーションは、いくつかのハイエントロピー合金の局所...
And, when the enthalpies of formation are combined with t...
さらに、形成のエンタルピーと配置のエントロピーを組み合わ...
#br
**6 特徴と実用化の可能性 (Properties and potential uses) ...
#br
***6.1 機械的性質 (Mechanical) [#la4d500b]
The crystal structure of HEAs has been found to be the do...
ハイエントロピー合金の結晶構造は、この合金の機械的性質の...
Bcc HEAs typically have high yield strength and low ducti...
一般的に、Bcc構造ハイエントロピー合金は高強度で延性が低い...
Some alloys have been particularly noted for their except...
いくつかの合金系については、部分的にではあるが、卓越した...
A refractory alloy, VNbMoTaW maintains a high yield stren...
耐熱合金である、VNbMoTaWハイエントロピー合金は、1400℃にお...
However, room temperature ductility is poor, less is know...
しかし、室温延性は乏しく、クリープといったその他の重要な...
CoCrFeMnNi has been found to have exceptional low-tempera...
CoCrFeMnNiハイエントロピー合金は、卓越した低温度での機械...
This was attributed to the onset of nanoscale twin bounda...
これはナノスケール双晶境界の形成によるものであり、高温度...
As such, it may have applications as a structural materia...
したがって、CoCrFeMnNiハイエントロピー合金は、その強靱性...
However, later research showed that lower-entropy alloys ...
しかし、その後の研究は、少量の添加元素を含むあるいは等原...
No ductile to brittle transition was observed in the bcc ...
Bcc構造AlCoCrFeNiハイエントロピー合金は、延性-脆性転移温...
Al0.5CoCrCuFeNi was found to have a high fatigue life and...
Al0.5CoCrCuFeNiハイエントロピー合金は、高い疲労寿命と耐久...
But there was significant variability in the results, sug...
しかし、実験結果には大きなバラつきがある。これは、合金の...
A single-phase nanocrystalline Al20Li20Mg10Sc20Ti30 alloy...
単相ナノ結晶Al20Li20Mg10Sc20Ti30合金は、密度が2.67 gcm-3...
Rather than bulk HEAs, small-scale HEA samples (e.g. NbTa...
バルクのハイエントロピー合金にl比べ、小さなスケールのハイ...
Additionally, such HEA films show substantially enhanced ...
さらに、ハイエントピ―合金薄膜は、熱的安定性が高められる。...
Small-scale HEAs combining these properties represent a n...
卓越した機械的特性と熱的安定性を併せ持つ微小スケールハイ...
#br
***6.2 電気的および磁気的性質 (Electrical and magnetic) [...
CoCrCuFeNi is an fcc alloy that was found to be paramagne...
Fcc構造CoCrCuFeNi合金は常磁性を示す。~
But upon adding titanium, it forms a complex microstructu...
しかし、Tiを添加すると、fcc固溶体、アモルファス相、および...
High magnetic coercivity has been measured in a BiFeCoNiM...
BiFeCoNiMn合金において、高い磁気保磁力が測定されている。[...
#br
***6.3 その他 (Other) [#k4dbcd86]
The high concentrations of multiple elements leads to slo...
高い多成分元素濃度は、構成元素の拡散係数を低下させる。~
The activation energy for diffusion was found to be highe...
CoCrFeMnNiハイエントピー合金のいくつかの元素の拡散の活性...
#br
**7 参考文献 (References) [#n948119f]
+ M.H. Tsai, J.-W. Yeh, "High-Entropy Alloys: A Critical ...
+ S. Wang, Shaoqing, Entropy 15, 5536-5548 (2013), "Atomi...
+ Y. Zou, H. Ma, R. Spolenak, Nature Communications 6, 77...
+Y. Zhang, T. T. Zuo, Z. Tang, M. C. Gao, K. A. Dahmen, P...
+ K.H. Huang, J.W Yeh, "A study on multicomponent alloy s...
+ J.-W. Yeh, S.-K. Chen, S.-J. Lin, J.-Y. Gan, T.-S. Chin...
+ B. Cantor, I.T.H. Chang, P. Knight, A.J.B. Vincent, Mat...
+ S.C. Middleburgh, D.M. King, G.R. Lumpkin, Royal Societ...
+ F. Otto, Y. Yang, H. Bei, E.P. George, Acta Materialia ...
+ Y. Zou, S. Maiti, W. Steurer, R. Spolenak, Acta Materia...
+ A. Gali, E.P. George, E.P. Intermetallics 39, 74-78 (20...
+ D. Miracle, J. Miller, O. Senkov, C. Woodward, M. Uchic...
+ A. Gali, E.P. George, Intermetallics 39, 74-78 (2013).,...
+ A. Lindsay Greer, Nature 366, 303-304 (1993), "Confusi...
+ Y. Zhang, Y. J. Zhou, J.-P. Lin, G.-L. Chen, P.-K. Liaw...
+ A. Takeuchi,A. Inoue, Akihisa, Materials Transactions 4...
"Classification of Bulk Metallic Glasses by Atomic Size D...
+ S. Guo, C. Ng, J. Lu, C. T. Liu, Journal of Applied Phy...
+ M.-H. Tsai, K.-Y. Tsai,C.-W. Tsai, C. Lee, C.-C. Juan, ...
+ K. M. Youssef, A.-J. Zaddach, C. Niu, D. L. Irving, C. ...
+ W. Ji, W. Wang, Weimin, H. Wang, Z. Hao, J. Zhang, Y. W...
+ C.-Z. Yao, P. Zhang, M. Liu, G.-R. Li, J.-Q. Ye, P. Liu...
+ C. Zhang, F. Zhang,S. Chen, W. Cao, JOM 64, 839-845 (20...
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+ C. Niu, A. J. Zaddach, A. A. Oni, X. Sang, J. W. Hurt I...
+ W. P. Huhn, M. Widom, JOM 65, 1772-1779 (2013), "Predi...
+ F. Tian, L. Delczeg, N. Chen, L. K. Varga, J. Shen, L. ...
+ S.C. Middleburgh, D.M. King, G.R. Lumpkin, M. Cortie, L...
+ D.J.M. King, S.C. Middleburgh, A.C.Y. Liu, H.A. Tahini,...
+ S.C. Middleburgh, P.A. Burr, D.J.M. King, L. Edwards, G...
+ D. M. King, S. C. Middleburgh, L. Edwards, G. R. Lumpki...
+ F. Otto, A. Dlouhy, Ch. Somsen, H. Bei, G. Eggeler, E.P...
+ Z. Wu, H. Bei, F. Otto, G.M. Pharr, E.P. George, Interm...
+ A.J. Zaddach, R.O. Scattergood, C.C. Koch, Materials Sc...
+ M.A. Hemphill, T. Yuan, G.Y. Wang, J.W. Yeh, C.W. Tsai,...
+ M. Shipman, "New 'high-entropy' alloy is as light as al...
+ Yu Zou, Soumyadipta Maiti, Walter Steurer, Ralph Spolen...
+ X.F. Wang, Y. Zhang, Y. Qiao, G.L. Chen, Intermetallics...
+ K.-Y. Tsai, M.-H. Tsai, J.-W. Yeh, Acta Materialia 61, ...
#br
これは、[[Wikipedia の High Entropy Alloys>https://en.wik...
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