難熔高熵合金制備及性能研究進展

姜 萱，陳 林，郝軒弘，王悅怡，張曉偉，劉洪喜

(昆明理工大學 材料科學與工程學院，昆明 650093)

隨著航空航天技術的發展，可重復使用飛行器成為航空航天領域研究的熱點之一。嚴重的氣動加熱現象會使可重復使用高超聲速飛行器在再入大氣層過程中表面溫度迅速升高，對飛行器產生很大的影響，例如結構失效、設備失靈，甚至會引發飛行事故[1]。傳統材料的高溫性能及耐熱性能已經不能滿足高超聲速飛行器的要求，急需開發出應用于高溫環境下的新一代材料。2004年，葉均蔚教授及其團隊首次正式提出多主元合金(multi-principal element alloys，MPEAs)和高熵合金(high-entropy alloys，HEAs)的概念并予以定義。高熵合金是一種新型合金，突破了傳統合金的設計理念，由五種以上主要元素組成，且每種主元的原子分數在5%～35%范圍內[2]。高熵合金因具有高的混合熵，使之傾向于形成簡單固溶體而不是金屬間化合物，晶體結構由單一面心立方(FCC)、體心立方(BCC)和密排六方(HCP)相或多種相結構混合組成[3-5]。高熵合金具有傳統合金所不具備的四大特性：熱力學上的高熵效應、結構上的晶格畸變效應、動力學上的遲滯擴散效應和性能上的“雞尾酒”效應。高熵合金因其獨特的晶體結構和特性呈現出高強度、高硬度、高室溫韌性、耐磨損性、抗氧化性、耐腐蝕性和熱穩定性等一系列優異性能，引起了學者們的極大關注[6-7]。

航空航天、石油化工等行業對應用于高溫承載結構和熱防護的金屬合金需求很高，隨著合金熔點提高，合金的最高服役溫度也會提高，探索由高熔點元素組成的高性能合金的意義不言而喻[3]。難熔高熵合金(refractory high entropy alloys，RHEAs)是以難熔金屬元素為主元的新型高熵合金。難熔金屬元素主要包括Ti,V,Cr,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,W等熔點高于1650 ℃的金屬元素[8]。RHEAs的高溫力學性能優于鎳基高溫合金及其他傳統高溫合金，在高溫下有著巨大的應用潛力。RHEAs良好的抗輻照性能使其可應用于航空航天、核能等含有放射性環境的行業。此外，已有研究證明[9]，RHEAs存在超導現象，有望應用于超導體、電子化工等領域。但RHEAs存在著室溫延展性低、高溫抗氧化性差和密度大的缺點。提高RHEAs室溫延展性和高溫抗氧化性能的同時，降低其密度是未來研究重點。

2010年，美國俄亥俄州空軍研究實驗室的Senkov等設計并采用真空電弧熔煉技術制備了WNbMoTa和WNbMoTaV兩種單一體心立方結構(BCC)的RHEAs，這是關于RHEAs的首次公開報道[10]。由于RHEAs優異的高溫性能，近年來相關報道迅速增加，但RHEAs的研究歷程較短，缺乏深入而系統的理論體系，同時受限于成本因素，工業應用非常有限。本文首先介紹了不同種類RHEAs(塊體、涂層、薄膜)的制備方法，然后重點闡述了RHEAs的室溫力學性能、高溫力學性能、摩擦磨損性能、高溫抗氧化性能、耐腐蝕性能、抗輻照性能、熱穩定性及物理性能，最后分析了目前RHEAs研究存在的不足，并對其未來研究提出了展望。

1 難熔高熵合金的制備方法

目前，RHEAs主要分為三種類型：塊體、涂層和薄膜。由于RHEAs的主元大多為難熔金屬元素，與其他元素的熔點相差較大，制備時需特別注意低熔點元素的揮發和燒損。

1.1 塊體難熔高熵合金制備方法

塊體RHEAs的制備主要包括真空電弧熔煉和粉末冶金兩種方法。真空電弧熔煉技術(vacuum arc melting，VAM)是目前制備塊體RHEAs使用最多的方法。真空電弧熔煉是使用自耗或非自耗電極的真空電弧爐，在惰性氣氛下，利用電極間電弧放電產生的高溫作為熱源，將金屬熔化在坩堝內快速冷卻成形的加工方法。一般在熔煉前，需吸收電弧爐中的氧，防止材料發生氧化，例如在引弧后先將純Ti置于爐中熔煉1～2 min。在熔煉過程中，合金需反復翻轉熔煉多次，保證成分均勻。此外，真空電弧熔煉可以與水冷銅模配合，在水冷銅?？焖倮鋮s下，可得到細小晶粒。經驗表明，通過VAM制備的塊體RHEAs易出現成分偏析現象，得到的樹枝晶組織晶粒尺寸粗大[11]。采用真空電弧熔煉技術制備的典型RHEAs及其相組成如表1所示[10,12-20]。

表1 真空電弧熔煉技術制備的典型RHEAs及其相組成Table 1 Types and phase composition of RHEAs by vacuum arc melting

粉末冶金(powder metallurgy，PM)是以金屬粉末為原料，通過成形和燒結制備出復合材料、金屬材料或其他材料的一種加工方法[21]。粉末冶金的優點主要表現為四個方面：一是材料能在低于其組成元素熔點的溫度下進行加工；二是能有效地將熔點相差較大的元素進行混合；三是能實現元素的均勻分布，避免出現合金成分偏析；四是能對合金的微觀結構進行控制。采用粉末冶金技術制備RHEAs易出現夾雜物和孔隙。在制備的過程中，需避免污染和氧化，防止雜質與粉末反應生成降低合金性能的新物相。熱等靜壓(hot isostatic pressing，HIP)和放電等離子燒結(spark plasma sintering，SPS)是最常見的粉末冶金技術。表2 列舉了通過粉末冶金法制備RHEAs的類型、方法及其相組成[22-30]。

表2 粉末冶金法制備RHEAs的類型、方法及其相組成Table 2 Types,method and phase composition of RHEAs by powder metallurgy

從表2可以看出，粉末冶金制備RHEAs大多是先進行機械合金化(mechanical alloying，MA)使元素粉末均勻混合，再通過放電等離子燒結技術得到成分均勻、偏析較低的塊狀RHEAs。Li等[22]采用粉末冶金技術制備出了AlMo0.5NbTa0.5TiZr RHEAs，與真空電弧熔煉制備的合金相比，合金在1000 ℃以下的屈服強度有明顯提高。在晶粒度強化機制的作用下，晶粒度越細，強度越高。所以在室溫和高溫下，燒結態合金的屈服強度高于鑄態合金。Kang等[24]采用粉末冶金技術制備出了單相BCC結構的WNbMoTaV RHEAs，與真空電弧熔煉所制備的合金相比，表現出優異的力學性能，壓縮屈服強度為2612 MPa，斷裂應變為8.8%。

1.2 難熔高熵合金涂層制備方法

表面改性是改善材料性能，延長材料服役壽命，提升材料綜合性能的方法。目前，制備RHEAs涂層的方法主要包括激光熔覆(laser cladding,LC)、等離子熔覆、電弧噴涂、電化學沉積、物理氣相沉積(physical vapor deposition,PVD)等。其中，以激光熔覆法最為常見。激光熔覆是以高能激光束為熱源，將金屬粉末原料熔化，并快速凝固而制備出涂層的增材制造技術[31]。激光熔覆技術中激光能量密度高，能快速熔化難熔金屬元素，金屬液凝固速度快，可得到細小的晶粒組織，合金無明顯的成分偏析。因激光熔覆技術具有涂層厚度可控、與基體冶金結合良好、對基體熱影響小等優點而被廣泛應用。但受限于尺寸和成本，激光熔覆技術不適用于大面積的涂層制備。表3列舉了通過激光熔覆技術制備RHEAs涂層的類型及其相組成[32-37]。

表3 激光熔覆技術制備難熔高熵合金涂層的類型及其相組成Table 3 Types and phase composition of RHEAs coatings prepared by laser cladding technology

王慧琳等[38]將激光熔覆中矩形和圓形兩種光斑的工藝參數進行對比，發現矩形光斑更適用于MoFeCrTiWAlNb RHEAs涂層制備。實驗結果表明，采用矩形光斑制備的合金熔覆層熔深較小、稀釋率較低，摩擦磨損性能較好，涂層硬度(850HV0.2)高于采用圓形光斑所制備的涂層(680HV0.2)。Guo等[34]為探究不同工藝參數對涂層的影響，以M2刀具鋼為基材成功制備了MoFeCrTiWAlNb RHEAs熔覆層，涂層的平均顯微硬度值(1050HV0.2)遠高于基材的硬度值(330HV0.2)。在相同條件下，不同工藝參數所制備的RHEAs涂層，其耐磨性均高于基材，磨損量僅為基材的1/2，摩擦因數更低，摩擦磨損性能更優。

1.3 難熔高熵合金薄膜制備方法

RHEAs薄膜制備可采用普通合金薄膜的制備工藝?，F有方法主要包括真空磁控濺射(vacuum magnetron sputtering,VMS)、熱蒸發沉積、溶液快速浸覆法等。其中，真空磁控濺射作為一種典型的PVD技術，能夠制備出高質量、全致密、黏附性好的薄膜。真空磁控濺射優點在于沉積速度快、薄膜和基材結合較好、元素成分均勻，但也存在著靶材利用率較低、等離子體不穩定等缺點。表4列舉了近年來通過直流磁控濺射技術制備RHEAs薄膜的類型及其相組成[39-42]。

表4 直流磁控濺射技術制備RHEAs薄膜的類型及其相組成Table 4 Types and phase composition of RHEAs films prepared by DC magnetron sputtering

與傳統不銹鋼或高溫合金相比，RHEAs薄膜有著更優良的力學性能和熱穩定性。具有高溫導電性的RHEAs薄膜可作為熱電元件的涂層或固體氧化物燃料電池的互連體。因其較高的硬度和電阻率，部分RHEAs薄膜在作為基體保護層的同時，還可用于制造器件中的電阻器。此外，RHEAs薄膜優異的耐高溫性能，吸引了科研工作者對其作為耐熱薄膜的深入研究。

2 難熔高熵合金的性能

RHEAs作為新一代高溫材料，具有優異的綜合性能。以下概述了目前文獻已報道的RHEAs的室溫力學性能、高溫力學性能、高溫抗氧化性能、摩擦磨損性能、耐腐蝕性能、抗輻照性能等研究現狀。

2.1 室溫力學性能

RHEAs與高熵合金相似，成分的改變會使其微觀結構、相組成、強度及塑性等隨之發生變化，進而影響合金的力學性能。此外，應變速率的改變也會影響RHEAs均勻變形時的力學性能。近年來研究的部分RHEAs的室溫力學性能如表5所示[27,43-47]。

表5 部分RHEAs的室溫力學性能Table 5 Room temperature mechanical properties of partially RHEAs

Guo等[48]為了提高NbTaWMo RHEAs的強度，向合金中加入不同含量的Si元素。隨著Si含量的增加，合金的屈服強度提高、塑性減小。分析認為，在合金的形變過程中，硅化物的堆積阻礙了位錯的運動，從而極大地提高了合金強度。Ge等[49]通過建立CALPHAD模型，將Al作為溶質元素引入BCC結構中，通過計算擬合出Al含量與晶格參數、屈服強度和硬度的關系。隨著Al含量增加，AlMoNbTaTiV RHEAs的屈服強度由1228 MPa提高到1391 MPa，硬度由421HV0.1上升至575HV0.1。分析認為，Al與其他原子形成了強的p—d極性鍵，使晶格參數減小，層間距減小，增加了位錯運動和原子擴散的難度，進而提高了合金強度。

2.2 高溫力學性能

傳統合金在高溫下存在明顯軟化現象，而RHEAs在高溫下仍保持著優異的力學性能，被認為是能夠在高溫條件下服役的良好候選材料。在1000 ℃以上，RHEAs的力學性能主要受固溶強化機制的影響。目前已報道的RHEAs絕大部分是單相或雙相結構，表明優異的高溫力學性能不一定需要依賴合金的多相結構。部分RHEAs的高溫力學性能如表6所示[50-54]。

Senkov等[50]研究了Nb25Mo25Ta25W25RHEAs和V20Nb20Mo20Ta20W20RHEAs室溫至1600 ℃的力學性能，在1600 ℃ RHEAs仍保持著較高的壓縮屈服強度，分別為405 MPa和477 MPa。Nb25Mo25Ta25W25RHEAs和V20Nb20Mo20Ta20W20RHEAs與Inconel 718和Haynes 230兩種傳統鎳基高溫合金在高溫下進行對比，RHEAs的屈服強度在所有溫度下均高于Haynes 230，且在800 ℃以上，RHEAs的屈服強度遠高于Inconel 718。Senkov等推斷RHEAs優異的高溫力學性能可能與RHEAs的高熔點及遲滯擴散效應有關。

Roh等[29]通過MA+SPS制備的NbMoTaW RHEAs在1100 K以上仍保持較高的硬度值，抗壓強度達到1630 MPa，可能超過現有的超級合金。C與Nb/Ta的吉布斯自由能低于Mo/W，在燒結過程中，研磨時混入粉末的C與Nb,Ta反應，導致富含Nb和Ta的FCC相形成。NbMoTaW RHEAs中FCC相的性能要優于BCC相，合金優異的高溫力學性能主要歸因于FCC相。沉淀強化和第二相強化也是影響RHEAs高溫強度的因素。但由于沉淀相的尺寸和體積分數不易控制，使得RHEAs的脆性較大。未來可以通過控制析出沉淀相的尺寸和體積分數來實現RHEAs的沉淀強化機制。第二相強化是通過形成熱穩定性好、細小的第二相顆粒提高RHEAs的高溫強度。Zhang等[55]考慮到Si元素能與許多金屬元素結合形成穩定的硅化物，硅化物在高溫下有著極高的強度，進而嘗試添加適量Si制備出新型HfNbTiVSi0.5RHEAs。高溫條件下，在合金縱向截面中能夠觀察到明顯的變形帶，表明已發生軟化，硅化物在塑性流動下變形嚴重，但比室溫鑄態條件下的硅化物更細小、均勻。合金在800 ℃時屈服強度為875 GPa，1000 ℃時屈服強度為240 GPa，高溫下仍然保持著較高強度。實驗表明，合金在高溫下的強度主要取決于硅化物的增強效果。

表6 部分RHEAs的高溫力學性能Table 6 High temperature mechanical properties of partially RHEAs

2.3 高溫抗氧化性能

與傳統難熔合金一樣，RHEAs不可避免地出現高溫抗氧化性能較差的缺陷，研究如何提高RHEAs的高溫抗氧化性能成為一個重要方面。RHEAs中的Mo,W,V等元素的氧化物在高溫下易發生揮發，破壞合金表面的氧化膜，從而使氧化反應速率增加，降低合金的高溫力學性能。此外，合金表面氧化膜是否連續、完整是合金高溫抗氧化的前提，應力會導致氧化膜的開裂或剝落。在氧化過程中會產生兩種應力：一是在恒溫氧化過程中，因氧化膜生長而產生的生長應力；二是在冷卻過程中，因金屬與氧化物熱膨脹系數不同而產生的熱應力。生長應力與消耗的合金基體和形成的氧化物之間體積不匹配有關。純金屬與合金氧化可用Pilling-Bedworth比(PBR)判斷，計算公式為：

(1)

式中：Vox為生成氧化膜的體積；VM為消耗金屬的體積。PBR>1，氧化物中產生壓應力，氧化膜較為致密，抗氧化性強。反之，則產生拉應力，抗氧化性差。在冷卻過程中，熱應力過大會導致氧化膜剝落，但目前氧化物的熱膨脹系數一般低于金屬，在冷卻過程中產生壓應力，使得氧化膜具有較好的黏附性，合金的抗氧化性提高。

Chang等[56]根據Al2O3氧化皮在1000 ℃以上能夠提供高的保護性、提高合金抗氧化性和高溫強度的特點，向TiZrNbHfTa RHEAs中添加了不同含量Al。結果證明，隨著Al含量的增加，合金的抗氧化性也隨之提高。在700～1000 ℃，合金表面致密的Al2O3層提供了保護作用。但在1300 ℃時，氧擴散的速度非?？?，由于Al2O3與ZrO2和HfO2的生成熱相差較小，多種氧化物競相生長，在合金表面生成了低密度混合氧化物層?；旌涎趸飳拥闹旅芏容^低，為氧提供了擴散通道，導致合金的抗氧化性下降。Lo等[57]認為先前抗氧化性研究中循環氧化時間在48 h內，不足以保證Al2O3和Cr2O3等保護性氧化皮能夠長久地保護RHEAs。他們將RHEAs在1000 ℃和1100 ℃下進行了長達200 h的等溫氧化實驗。合金表面氧化層中Al2O3和Cr2O3分布不連續，不能為合金提供有效的保護，合金的抗氧化性能主要由CrTaO4氧化物決定。分析認為可能是Al2O3或Cr2O3層的生長被CrTaO4氧化物所阻礙，這有待進一步研究。

除改變合金成分外，還可以通過在基材表面制備涂層的方法來提高抗氧化性。Al,Cr或Si元素在氧化時會形成具有保護性的氧化物薄膜，從而提高合金的抗氧化性。Han等[58]采用熔融漿料法制備了外層由高硅M5Si3組成，內層由低硅M5Si3組成的Si-20Cr-20Fe涂層。結果表明，在高溫條件下，Si元素從硅化物涂層表面擴散到底部，同時涂層發生了氧化。氧化后，涂層由外部氧化層和內部硅化物層組成。硅化物層向內部移動，導致其厚度增加。與初始的硅化層相比，其結構沒有發生顯著變化，該實驗證明了硅化物涂層能有效地提高合金的高溫抗氧化性能。

2.4 摩擦磨損性能

RHEAs作為運動副材料使用時，其摩擦磨損性能會直接影響材料的可靠性及使用壽命。研究RHEAs摩擦磨損性能的主要方法為球盤式和納米劃痕法。目前，大多數關于RHEAs摩擦磨損性能的研究僅限于室溫，在高溫下的研究較少。

固溶體結構與主要組元的含量都會影響RHEAs的摩擦磨損行為。郭亞雄等[59]探究了Nb含量對AlCrFeMoNbTiW RHEAs耐磨性的影響，發現隨著Nb含量增加，合金中碳化物和金屬間化合物含量上升，硬度提高，降低了摩擦副之間的塑性接觸，合金磨損量降低，摩擦磨損性能得到提高。Pole等[60]研究了HfTaTiVZr和TaTiVWZr兩種RHEAs在298～723 K溫度范圍內的摩擦磨損行為，合金的穩態摩擦因數在0.23～0.35范圍內，是目前所報道的最低值。當溫度從298 K升高到423 K時，合金的磨損機制從黏著磨損和磨粒磨損轉變為磨粒磨損。將實驗溫度升高到573 K和723 K時，磨損機制從磨粒磨損轉變為嚴重的氧化磨損。在423 K時，因為合金表面缺少保護性氧化層，摩擦因數與磨損率最高。在723 K時，由于合金表面形成了ZrO2,TiO2,Ta2O5,V2O5和HfO2組成的氧化物層，增強了合金的承載能力，減輕了氧化物層下的嚴重變形，從而提高了合金的摩擦磨損性能。

2.5 耐腐蝕性能

高熵合金在硫酸、鹽酸及硝酸等腐蝕性環境中具有優異的耐腐蝕性能，但是當前對RHEAs的耐腐蝕性能的研究還很少。Bachani等[42]發現向VNbMoTaW RHEAs薄膜中加入Al元素可以提高耐腐蝕性能，合金薄膜在0.5 mol/L H2SO4溶液中的耐腐蝕性能比304不銹鋼基體高459倍。適量Al的加入使得合金表面形成了多孔氧化膜，提高了薄膜耐腐蝕性能。但若繼續向合金中添加Al元素，薄膜總體點蝕敏感性增加，合金的耐腐蝕性能下降。Hung等[61]研究發現向VNbMoTaW RHEAs涂層中加入B元素也能提高涂層的耐腐蝕性能。當腐蝕電位高于1.5 V時，含B的涂層極化曲線幾乎呈垂直狀，表明涂層存在著自發鈍化行為且鈍化區域較大。腐蝕電流密度隨著B含量的增加而降低，極化電阻隨著B含量的增加而增加，涂層的致密結構有效減緩了腐蝕液的侵蝕，提高了基體的耐腐蝕性能。

2.6 抗輻照性能

輻照誘發的缺陷會導致材料的結構損傷，材料抗輻照性能的優劣將決定其能否應用于先進核反應堆系統。目前關于RHEAs抗輻照性能的研究報道較少，但現有的研究表明，在輻照條件下，RHEAs具有很高的相穩定性。Patel等[62]研究了V2.5Cr1.2WMoCo0.04RHEAs在室溫5 MeV Au離子輻照下的損傷情況，強調亞穩相對RHEAs抗輻照性能的重要性。在5 MeV Au離子輻照后，合金的組織結構仍為合金輻照前相同的枝晶結構。合金未發生微結構的變化，表明鑄態元素偏析的穩定性。合金的亞穩態鑄態表現出優異的相穩定性，可抵抗高達42 dpa劑量的5 MeV Au離子輻射。

2.7 熱穩定性

RHEAs作為新一代高溫材料需在高溫下長時間工作，這可能會導致合金的相結構發生變化，進而對合金的高溫強度造成影響。因此，合金的熱穩定性對其能否在高溫下應用有著決定性作用，但目前對RHEAs在高溫條件下的熱穩定性研究較少。姚俊卿[63]將Hf0.5Nb0.5Ta0.5Ti1.5Zr RHEAs在500～900 ℃下進行了長達14天的退火，結果表明，合金在800 ℃以上始終保持著單相BCC結構，在800 ℃以下發生了不同程度的相分解轉變。合金在700 ℃下退火14天后發生了相分解反應，析出了一種新的富含Nb和Ta的BCC相，合金由原來的單相BCC結構轉變為BCC1和BCC2組成的雙相結構。分析認為，在平衡狀態下，兩者的吉布斯自由能相差不大，由于RHEAs的遲滯擴散效應，Nb和Ta的擴散速度較慢，導致BCC2相形核和生長速度較慢。BCC2相的生長降低了初始BCC相晶粒的自由能并改善了晶粒缺陷。合金在500 ℃下退火14天后，除了BCC1相和BCC2相，還出現了富含Ti的HCP相。在RHEAs冷卻至室溫的過程中，HCP相由亞穩態的BCC相分解得到；同時預測Hf0.5Nb0.5Ta0.5Ti1.5Zr RHEAs中初始BCC相固溶體在800 ℃以上能夠穩定存在。Raman等[64]分別采用PM和VAM兩種方法制備了CrMoNbTiW RHEAs，并在1300 ℃下保溫240 h研究合金的熱穩定性。不同方法制備的合金在熱處理后均保持初始相結構，沒有新相生成，表現出良好的熱穩定性。

2.8 物理性能

在磁性方面，RHEAs嚴重的晶格畸變極大地提高了其電阻率，在高頻下能夠減小渦流損耗，有望作為新型磁性材料。在熱電方面，RHEAs有著高度對稱的晶體結構(FCC,BCC,HCP)，極有可能獲得高的塞貝克系數，RHEAs良好的高溫穩定性及其晶格畸變效應對聲子散射的增大作用，未來可能成為新一代高溫熱電材料。目前，關于RHEAs的物理性能的研究仍處于初步階段，隨著研究的深入會展現出更廣闊的應用前景。

3 結束語

合理的成分設計和制備方法能夠保證RHEAs擁有高強度與高硬度，優良的耐腐蝕性能、摩擦磨損性能、熱穩定性和抗輻照性能等一系列優異性能。RHEAs作為潛在高溫承重結構、高溫耐熱涂層材料，可以在石油化工、航空航天等領域廣泛使用，未來有著巨大的應用潛力。雖然RHEAs具有一系列優異的綜合性能，但仍存在著許多問題亟待解決，主要表現在以下方面：

(1)RHEAs的設計方法是根據熱力學和動力學經驗公式進行參數計算，篩選出計算結果符合要求的成分方案進行實驗試錯，這種方法效率低且研究周期長。因此，應盡快推進材料基因組計劃有關高通量材料集成計算項目的實施，構建并優化專門的數據庫。

(2)目前制備RHEAs的方法主要為熔煉法、粉末冶金、磁控濺射、激光熔覆等方法。但不同制備方法對RHEAs組織和性能的影響機制尚未完全掌握，對相同制備方法不同工藝參數帶來的影響還需進一步研究。因此，對不同工藝參數下RHEAs組織和性能進行系統分析，以優化合金性能，是RHEAs的重要研究方向。

(3)塊體RHEAs存在著密度大、室溫延展性低、脆性大等問題，嚴重限制了其應用。此外，采用真空熔煉技術制備RHEAs塊體時，易出現組織和成分分布不均勻的情況。制備RHEAs涂層和薄膜既可降低RHEAs成分的不均勻性，還能對基材起到一定保護作用，提高RHEAs的壽命，繼而降低成本。因此，未來可著重于RHEAs涂層和薄膜的研究，便于RHEAs工業化應用。

(4)受限于室溫脆性，RHEAs在室溫下難以進行加工。增材制造作為一種先進的材料成型技術，可將RHEAs直接制備成所需要的形狀，解決了RHEAs的成形問題。但目前增材制造所用的原材料要求高、制備難度大，關于增材制造制備RHEAs的研究仍處于初級階段，尚有許多問題未得到解決，例如缺陷控制、快速凝固行為等。如何通過增材制造技術提高RHEAs零件的精度、高溫強度等性能應當作為未來研究的重點，讓RHEAs能夠在航空航天、軍工等領域中發揮重要作用。

(5)RHEAs在擁有一系列優異綜合性能的同時也難以避免地繼承了難熔合金自身固有缺陷，例如室溫延展性低、室溫脆性大、密度大等。此外，雖然RHEAs在高溫下具有較高的屈服強度，但高溫抗氧化性較差的問題仍未得到徹底解決。因此，在未來涉及RHEAs的研究中，需繼續設計并優化RHEAs的成分，從而降低或解決其室溫脆性和高溫抗氧化性對其工業化應用的影響。

(6)目前對RHEAs尚未進行全面且深入的研究，理論上能夠組成3000多種合金體系，但至今只報道了一小部分。此外，當前對RHEAs綜合性能的研究還很少，關于抗輻照性能、抗腐蝕性能等性能的報道也較少，數據庫十分有限。因此，應盡快形成完整的理論體系，以便擴大RHEAs的應用，更具經濟性地投入到工業生產中。