Polvo de aleación de alta entropía - HEA

¿Qué es una aleación de alta entropía?

Las aleaciones de alta entropía (HEA) son nuevos materiales compuestos normalmente por cinco o más metales en proporciones iguales o casi iguales, que presentan propiedades excepcionales. Los cuatro efectos principales de las HEA las distinguen de las aleaciones tradicionales:

• Efecto de alta entropía: Debido a la mezcla casi equimolar de múltiples elementos, la entropía configuracional de las aleaciones de alta entropía aumenta significativamente, normalmente ≥1,5R (R es la constante de los gases). Este efecto de alta entropía favorece la estabilidad de una única fase sólido-solución (como las estructuras FCC o BCC) al tiempo que suprime la formación de compuestos complejos o intermetálicos. Para ello, disminuye la energía libre de Gibbs del sistema (ΔG = ΔH - TΔS), mejorando la estabilidad termodinámica de la fase sólido-solución a altas temperaturas.
• Efecto de distorsión reticular: Las diferencias de tamaño atómico y propiedades químicas entre los elementos constituyentes de los HEA provocan una importante distorsión reticular. Esta distorsión mejora el refuerzo en solución sólida, lo que aumenta la resistencia y la dureza de la aleación, al tiempo que ralentiza las velocidades de difusión atómica, lo que mejora la resistencia a la fluencia y la estabilidad térmica.
• Efecto de difusión lenta: La complejidad derivada de la composición multielemental da lugar a velocidades de difusión atómica más lentas en las HEA que en las aleaciones convencionales. Este lento efecto de difusión retrasa la separación de fases, el crecimiento del grano y la evolución microestructural, mejorando así la estabilidad a temperaturas elevadas y prolongando la vida útil.
• Efecto cóctel: La interacción sinérgica de varios elementos produce combinaciones inesperadas de propiedades, como cuando se mezclan los ingredientes de un cóctel para crear un sabor único. Este efecto permite a los HEA integrar los puntos fuertes de elementos individuales (por ejemplo, resistencia, ductilidad, resistencia a la corrosión), superando a menudo los límites de rendimiento de los sistemas de un solo elemento y exhibiendo una amplia gama de características funcionales.

Clasificadas según el número de elementos y el valor de entropía, también existen aleaciones de entropía media y aleaciones de entropía baja. Las aleaciones de entropía media suelen constar de 3-4 elementos, con un valor de entropía que oscila entre 1,0R y 1,5R, y ofrecen un equilibrio entre resistencia y tenacidad. En cambio, las aleaciones de baja entropía son similares a las aleaciones tradicionales, suelen contener 1-2 elementos primarios y presentan propiedades más homogéneas. Las principales diferencias se resumen a continuación: