竹竿研究室

 熵(Entropy)，是熱力學裡的一個概念，一種混亂程度的描述，

然而今天沒有要講熱力學(我的熱力學快忘光了)，本文要來介紹高熵合金。

在EP.1 工程材料分類中，把高熵合金分類在金屬中非傳統合金之位，

為近25年來由清大材料系 葉均蔚教授 提出的合金設計(Alloy design)理念。

葉教授在累積了多年的研究成過後，

在2004年首度發表高熵合金相關的期刊，

反轉既有的工程觀念，使高熵合金一詞盛行全球學術界。

傳統合金 VS. 高熵合金

1. 關於傳統合金 :

一般提及合金很快可以想到鋁合金或銅合金，

鋁合金常見的有鋁鎂合金(5000系)、鋁鋅鎂合金(7000系)等等，

以鋁為主其他元素為輔的各式合金系列。

銅合金常聽到的有黃銅(Brass)與青銅(Bronze)

黃銅(Cu-Zn)是以銅為主鋅為輔的合金，

青銅(Cu-Sn)是以銅為主錫為輔的合金，

題外話:

青銅一詞已不限定用在銅錫合金，

也有所謂的鋁青銅(Cu-Al)或矽青銅(Cu-Si)等"青銅合金"

或者是更常聽到的K金，18K則是有75% (18/24) 的金搭配其他元素製成。

聽到這裡可以知道，

傳統合金都是由主元素與輔助元素的觀念進行。

2. 關於高熵合金 :

高熵合金創新的概念在於 : 不以單一元素為主的多元合金，

意即多個主要元素的多元合金，通常由5種元素以上組成，

各元素所佔的莫爾百分比介於5~35%。

例如葉教授實驗室所提出的一種Cu-Co-Ni-Cr-Al-Fe-Ti-V高熵合金，

( 窩的老天好長的合金名稱 ) 這篇期刊 : 

Yeh, Jien-Wei, et al. "Formation of simple crystal structures in Cu-Co-Ni-Cr-Al-Fe-Ti-V alloys with multiprincipal metallic elements." Metallurgical and Materials Transactions A 35.8 (2004): 2533-2536.

還有好多名字好長的高熵合金，各位有興趣可以上網查看看。

從這裡就可以知道高熵合金厲害之處，

跳脫主輔元素的框架，結合各元素的材料優勢，

"設計" 出一種新的合金。

在傳統合金的世界裡，透過不同元素的配方、熱處理方式，

所能應用的材料早已盈千累萬。

近年航太產業在追求更高強度、高韌性的材料目標下，

高熵合金的實現更成了一個新興領域。

雖然我不是唸材料系相關的，但是多多少少也有修材料相關的課程。

以前課堂上關於高熵合金的介紹並沒有太詳細，僅是了解到其初淺的概念。

高熵合金算是種新興的材料，隨著越來越多國家與研究的投入，

不論是製程、微結構或是配方組合，

相信未來高熵合金的應用必定能嶄露頭角。

多個主要元素的多元合金，

這句話大概就是對高熵合金既快速又正確的解釋吧。

ps. 看了看葉教授的期刊，單篇四千多的引用次數好猛啊OAO

Yeh, J‐W., et al. "Nanostructured high‐entropy alloys with multiple principal elements: novel alloy design concepts and outcomes." Advanced Engineering Materials 6.5 (2004): 299-303.

真的很不容易，稱為高熵合金之父真是實至名歸，材料界的台灣之光!