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El nacimiento de las aleaciones de alta entropía: ¿Qué impulsa esta revolución del metal?
En la formación de aleaciones de alta entropía, cada elemento de la receta tiene una influencia sutil en el resultado final, lo que refleja cómo sus interacciones cambian las propiedades de la aleación.
Las aleaciones de alta entropía tienen propiedades potencialmente superiores en comparación con las aleaciones convencionales, incluidas mayores relaciones resistencia-peso, mejor resistencia a la fractura y resistencia a la corrosión. Aunque los HEA se han estudiado desde la década de 1980, el verdadero avance se produjo en la década de 2010, cuando el interés en este material aumentó significativamente.
La historia del desarrollo de las HEA
La investigación sobre aleaciones de alta entropía comenzó en 1981 y 1996, pero no fue hasta 1995 que Ye Jinwei logró su primer éxito en la síntesis de aleaciones reales. Desde entonces, la investigación sobre HEA ha ganado gradualmente popularidad en todo el mundo, especialmente en 2004, cuando Ye y su equipo diseñaron con éxito una aleación de alta entropía que puede soportar temperaturas y presiones extremadamente altas. Las aplicaciones potenciales de este tipo de aleación incluyen coches de carreras, naves espaciales, submarinos, reactores nucleares y otros campos de alta tecnología.
Efectos fundamentales de las evaluaciones de impacto ambientalEl concepto de aleación de alta entropía no sólo es un avance teórico, sino que también abre nuevas posibilidades para muchas aplicaciones prácticas y nos proporciona una nueva comprensión de las propiedades de los materiales metálicos.
Las propiedades de las aleaciones de alta entropía se pueden resumir en cuatro efectos principales: efecto de alta entropía, distorsión reticular severa, difusión lenta y efecto cóctel. Estos efectos son manifestaciones especiales de los HEA en su microestructura y propiedades.
Efecto de alta entropía
El efecto de alta entropía es una de las características más importantes de los HEA porque promueve la formación de soluciones sólidas y simplifica la microestructura. Tradicionalmente, se espera que las aleaciones multicomponentes formen estructuras complejas debido a las diversas interacciones entre los elementos, pero de hecho el efecto de la alta entropía mejora la estabilidad de la solución sólida, lo que está estrechamente relacionado con la segunda ley de la termodinámica.
Distorsión reticular graveDebido a las soluciones sólidas de múltiples elementos principales en los HEA, es necesario reconsiderar el concepto de estructura reticular tradicional. Cada uno de estos átomos está rodeado de átomos diferentes, lo que conduce a un aumento de la tensión y la deformación reticular, con profundos efectos en las propiedades mecánicas, térmicas y electrónicas del material.
Se propaga lentamente
La estructura especial de los HEA conduce a una velocidad de difusión lenta, lo que mejora enormemente la estabilidad térmica y la integridad estructural del material. Las complejas interacciones atómicas durante el proceso de difusión dificultan el movimiento rápido de los átomos, mejorando así la durabilidad del material.
Efecto cóctel
El efecto cóctel enfatiza el efecto potenciador de al menos cinco elementos principales sobre las propiedades de la aleación. Las propiedades de estas aleaciones derivan de la cooperación interactiva de múltiples componentes, lo que promueve aún más la búsqueda y el diseño de nuevos materiales.
Nuevas ideas para el diseño de aleaciones
El diseño de aleaciones tradicionales generalmente mejora el rendimiento agregando una pequeña proporción de elementos en función de un elemento principal, pero en el diseño de HEA, los investigadores necesitan explorar el equilibrio entre múltiples elementos. Según estudios preliminares, los HEA exitosos a menudo necesitan contener algunas fases secundarias para fortalecer el material. Sin embargo, la formación de materiales monofásicos sigue siendo un enfoque importante para profundizar la comprensión de los mecanismos básicos de los HEA.Perspectivas de futuro
Con la profundización de la investigación, la comprensión de las HEA será más completa y sus áreas de aplicación continuarán expandiéndose. Los científicos continúan explorando si las aleaciones de alta entropía pueden desempeñar un papel clave en la innovación científica y tecnológica futura y aportar más comodidad, eficiencia y sostenibilidad a la sociedad humana.
La pregunta que plantea esta revolución de los metales es: ¿Cómo cambiarán las aleaciones de alta entropía nuestra comprensión fundamental de los materiales y sus aplicaciones?
