Высокоэнтропийные сплавы: исследование свойства и перспективы применения в качестве защитных покрытий.

Фундаментальной и практически важной задачей является разработка и исследование многокомпонентных, в том числе так называемых высокоэнтропийных сплавов (ВЭС), которые составляют принципиально новый класс полиметаллических сплавов с уникальными конструкционными и функциональными характеристиками. Актуальность исследования вызвана востребованностью данных материалов в технике и ориентированность на прямое и разнообразное инновационное применение их необычных свойств. С начала 21 века это направление является одним из интенсивно развивающихся в ведущих странах мира (США, ЕС, Китай, Япония). Высокоэнтропийные сплавы (ВЭС) - определены как твердые растворы, содержащие пять или более основных элементов в равных или почти равных долях. Концепция высокой энтропии вводит новый путь разработки передовых материалов с уникальными свойствами, которые не могут быть достигнуты традиционными методами микролегирования на основе только одного доминирующего элемента.Новое направление в материаловедении, которое возникло в последние 10-15 лет, определили работы по созданию и комплексному исследованию ВЭС, включающих 5-6 основных элементов, в концентрации от 5 до 35%. В качестве первых кандидатов для таких материалов были выбраны сплавы системы AlCoCrCuFeNi. В настоящее время приняты несколько определений данных материалов, отражающие различные особенности формирования структурного состояния: высокоэнтропийные сплавы (ВЭС), мультикомпонентные сплавы (МКС), комплексные концентрированные сплавы (ККС). Подобные материалы наряду с характеристиками, типичными для металлических сплавов, имеют уникальные и необычные свойства, присущие, например, металлокерамикам: высокую твердость и стойкость по отношению к разупрочнению при высоких температурах, дисперсионное твердение, положительный температурный коэффициент упрочнения и высокий уровень прочностных характеристик при повышенных температурах, привлекательную износостойкость, коррозионную стойкость. Кроме того, ВЭС являются привлекательными как перспективные функциональные материалы с высокими магнитными и физико-химическими свойствами, гигантскими эффектами памяти формы и псевдоупругости. Активно ведутся исследования ВЭС методами компьютерного моделирования, такие как ab initio молекулярной динамики и CALPHAD моделирование.В настоящее время исследовано более 150 композиций высокоэнтропийных сплавов, определена их структура и некоторые свойства (в основном механические). Однако систематические исследования физико-химических и эксплуатационных свойств ВЭС в широком температурном диапазоне еще не выполнены, что является перспективной научной и практической задачей.Задачи решения проблем выплавки, термической, термомеханической, термохимической и других обработок, а также всестороннего изучения данных материалов составляют важное прорывное направление исследований.В обзоре будут представлены следующие направления исследования и практического применения ВЭС:• Методы синтеза.• Методы и результаты компьютерного моделирования.• Жаропрочные, коррозионно- и жаростойкие материалы.• Радиационно-стойкие материалы.• Применение до- и сверхзвуковых плазматронов для создания защитных покрытй.• Защитные покрытия для биомедицинского применения.• Получение защитных покрытий (коррозия, износ, тепловое воздействие)За последние несколько лет опубликованы (в основном в зарубежной литературе) ряд обзоров, в которых рассмотрены наиболее интересные свойства и перспективы практического применения ВЭС, обсуждается, в чем отличие ВЭС от традиционных многокомпонентных сплавов. Но в них практически нет или очень мало анализа методов получения защитных покрытий на основе ВЭС и не обозначены их достоинства. В настоящем обзоре будут проанализированы преимущественно недавние работы, которые не были освещены в существующих обзорах. Основное внимание будет уделено физико-механическим свойствам и возможному применению защитных покрытий, полученных на основе ВЭС.