达到 10^-5 mbar 的高真空水平的必要性根本上是为了完全消除熔炼室中的大气和残留湿气。没有这种严格的真空，共晶高熵合金的组成元素——特别是那些具有高化学活性的元素，如铬——在高温下会立即与残留氧气发生反应，导致材料不可逆的降解。
核心要点 共晶高熵合金 (EHEAs) 由在熔炼过程中变得高度活泼的元素组成。实现深真空是防止氧化物夹杂形成的唯一可靠方法，氧化物夹杂是缺陷，会破坏合金预期的机械和物理性能。
防止氧化的关键作用
高温下的反应性
高熵合金通常含有如铬等元素，这些元素在加热时表现出强烈的化学活性。在熔炼温度下，这些元素会失去稳定性，并会与任何可用的氧气发生剧烈键合。
消除氧化物夹杂
如果真空水平不足（例如，低于 $10^{-5}$ mbar），氧气会残留在腔室内。这会导致在合金基体中形成氧化物夹杂。这些夹杂物是污染物，会破坏材料的结构，产生薄弱点，可能导致过早失效。
去除捕获的气体
除了空气，原材料粉末通常在颗粒间隙中含有捕获的气体。在高真空环境下，这些捕获的气体在熔炼开始前被抽出，确保最终产品致密且无孔。
环境控制策略
湿气因素
达到 $10^{-5}$ mbar 不仅仅是为了去除氧气；它对于去除残留湿气至关重要。水蒸气难以排出，在熔炼过程中会成为氧气和氢气污染的重要来源。
协同氩气吹扫
高真空步骤很少单独使用；它为高纯度氩气吹扫准备腔室。通过首先建立深真空，可以确保后续用氩气回填创造一个真正惰性的环境，有效地将腔室中的污染物“冲洗”掉。
常见的陷阱和风险
“足够好”的谬论
在较低的真空水平（例如，$10^{-2}$ 或 $10^{-3}$ mbar）停止可能看起来很有效率，但它仍然留下足够的氧气分压，导致原材料表面氧化。这会阻止颗粒之间发生适当的金属键合，并损害合金的延展性。
相纯度下降
EHEAs 的独特性能依赖于特定金属间相的形成。氧气污染会干扰这种化学反应，可能阻止必需相的形成，或者产生不希望存在的脆性陶瓷相。
为您的目标做出正确选择
在设置熔炼方案时，请考虑您的具体目标：
- 如果您的主要重点是结构完整性：严格遵守 $10^{-5}$ mbar 的阈值，以防止作为裂纹萌生点的氧化物夹杂物的形成。
- 如果您的主要重点是合金化学：使用高真空结合氩气吹扫，以防止由于氧化导致的活性元素（如铬）损失。
最终，真空水平不是一个变量；它是稳定高熵合金复杂化学性质的先决条件。
总结表：
| 特征 | EHEAs 熔炼中的必要性 |
|---|---|
| 真空水平 | $10^{-5}$ mbar（高真空） |
| 主要目标 | 消除氧气和湿气 |
| 目标元素 | 高活性金属（例如，铬） |
| 风险预防 | 氧化物夹杂和脆性相形成 |
| 最终效益 | 优异的密度、延展性和相纯度 |
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参考文献
- Muhammad Mukarram, Khurram Yaqoob. Systematic Development of Eutectic High Entropy Alloys by Thermodynamic Modeling and Experimentation: An Example of the CoCrFeNi-Mo System. DOI: 10.3390/met11091484
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
