在“十四五”新材料产业发展规划的指引下，粉末冶金技术制备的多主元合金正逐渐成为突破应用领域传统材料性能极限的关键。多主元合金是指含有高浓度合金元素的新型材料，这种新兴合金不仅颠覆了传统合金相律的理解，更在材料科学发展中占据了新的热点地位。

本书汇集了众多作者在国内外的重要科研成果，共分为8章，系统介绍了多主元合金的方方面面。从其概况、粉末制备到致密化技术，再到增材制造、力学性能及变形机制，以及难熔合金和复合材料的应用，都进行了深入探讨。多主元合金，其成分构成相当复杂，往往包含高浓度的合金元素。采用传统的熔炼铸造技术时，常常会面临枝晶偏析、组织粗大以及疏松缩孔等问题的挑战，这些问题会严重影响材料的力学性能。特别是对于那些富含难熔元素的多主元合金，以及陶瓷颗粒增强的复合材料，传统熔炼铸造技术更是难以克服技术障碍。

> 多主元合金的基础特性

然而，粉末冶金技术的出现为多主元合金的制备带来了新的可能。它能够制备出成分均匀、组织细小、无宏观缺陷且近净成形的多主元合金材料和零部件。相较于传统熔炼铸造方法，多主元合金因其复杂的微观结构和高熵效应，展现出优于传统合金的性能。

> 高熵效应

多主元合金的高熵效应导致其性能得到显著优化。这种优化不仅体现在材料的硬度、强度和耐磨性上，还包括其抗腐蚀性和高温稳定性。这些性能的提升使得多主元合金在众多应用领域中展现出优越性。高熵效应还影响着多主元合金的微观结构。与传统的单主元或双主元合金相比，多主元合金具有更加复杂的相结构和晶格类型。这种微观结构的特点进一步增强了多主元合金的性能表现，使其在物理和化学性质上都呈现出独特性。

> 扩散行为

由于高熵效应的影响，多主元合金中的原子扩散行为呈现出一种缓慢而特殊的趋势。这种缓慢扩散效应不仅影响了合金的微观结构稳定性，还进一步关联到其物理和化学性质的独特性。这种稳定的微观结构对于提升多主元合金的性能至关重要，为其在各种应用场合下的优异表现提供了坚实的基础。

> 晶格畸变

在多主元合金中，由于不同尺寸和性质的原子随机占据晶格位置，会导致晶格发生畸变。这种晶格畸变效应不仅影响了合金的微观结构，还进一步对其物理和化学性质产生了深远的影响。同时，晶格畸变也增强了合金的机械强度和硬度，提升了其耐磨性和耐腐蚀性。

> “鸡尾酒”效应

在多主元合金中，由于存在多种不同尺寸和性质的原子，它们在晶格中随机分布，形成了独特的“鸡尾酒”效应。这种效应不仅使得合金的微观结构变得复杂多样，还进一步优化了其整体的物理和化学性能。

> 制备工艺与性能

多主元合金的独特性能并非凭空而来，其背后的制备工艺至关重要。通过精湛的制备技术，科学家们能够精确控制合金中的原子分布，进而调控其物理和化学性能。

> 气相沉积法

多主元合金的制备工艺中，气相方法占据着举足轻重的地位。多主元合金的优异性能依赖先进的制备工艺，如气相沉积、液相和固相法。

> 液相法

在多主元合金的制备工艺中，液相法同样扮演着不可或缺的角色。这种方法通过在液态环境中操控合金成分的混合与反应，为科学家们提供了一种灵活且有效的途径，用于探索和优化多主元合金的性能。

> 固相法

在多主元合金的制备领域，固相法同样值得关注。该方法通过在固态条件下操控合金成分的混合与反应，为研究者提供了一种独特且实用的方法，以发掘和改善多主元合金的特性。

> 固相法应用领域

固相法在多主元合金的制备中展现出广泛的应用潜力。

> 结构材料领域应用

固相法在结构材料领域同样发挥着重要作用。通过精细操控合金成分的固态混合与反应，该方法为制备高性能结构材料提供了有力支持。

> 功能材料领域应用

在功能材料领域，多主元合金同样展现出其独特的优势。通过机械合金化、气雾化、等离子旋转电极雾化以及等离子球化等制备技术，可以获得性能优异的多主元合金粉末。这些粉末进一步通过放电等离子烧结、热压烧结、粉末热挤压等致密化技术，可以制备出具有优异性能的多主元合金材料。

本书作者均在粉末冶金领域具有深厚学术背景。

> 刘彬简介

刘彬，中南大学粉末冶金研究院教授，工学博士，湖南省科技创新领军人才，中国金属学会粉末冶金分会委员，中国核学会核材料分会理事。他在粉末冶金新材料领域深耕多年，尤其在金属间化合物、多主元合金、复合材料以及热加工技术等方面取得了显著成就。刘彬教授曾主持多项国家级科研项目。