內容概要： 高熵合金（或多主元合金）的概念于2004年被提出，相關研究發現，多種元素按近/等原子比例混合后得到的合金并未形成復雜的金屬間化合物，而是形成了簡單的固溶體結構。高熵合金具有四大核心效應，包括熱力學上的高熵效應——單相固溶體結構、晶體結構上的嚴重晶格畸變效應、動力學上的擴散遲滯效應、雞尾酒效應——優異的綜合性能。高熵合金的出現打破了傳統合金以混合焓為主的設計理念，為新材料的研發打開了一個廣闊的成分設計空間。高熵合金可應用于國防、航空、航天等多個關鍵領域，目前我國在高熵合金研究方面取得了一定進展，但整體來看，大多數高熵合金材料的研究仍停留在實驗室階段，工業化推廣進程較為緩慢，行業規模較小。在制備技術方面，如高熵合金納米顆粒的制備仍存在諸多技術挑戰，尚未實現大規模產業化應用。2024年中國高熵合金行業市場規模約為0.83億元。未來，高熵合金有望在制備技術上取得突破，實現規模化生產。在應用方面，隨著對其性能研究的深入和成本的降低，將在更多領域得到廣泛應用。同時，通過成分設計和工藝優化，開發出具有更優異綜合性能、滿足特定需求的高熵合金材料也是重要的發展方向。

上市企業：中天火箭（003009）、航天科技(000901)、航天智造(300446)、杰瑞股份（002353）、杭汽輪B（200771）、佳電股份(000922)

相關企業：北京中辰至剛科技有限公司、寧夏北鼎新材料產業技術有限公司、北京易金新材料科技有限公司、晶高優材（北京）科技有限公司、北京高熵合金新材料科技有限公司、格律仕（北京）新材料科技有限公司、領科元素（山東）技術有限公司、江蘇高熵合金有限公司、東亞科技（蘇州）有限公司、北京研邦新材料科技有限公司、山東高熵金屬科技有限公司

關鍵詞：高熵合金、合金、有色金屬

一、高熵合金行業相關概述

高熵合金（或多主元合金）的概念于2004年被提出，相關研究發現，多種元素按近/等原子比例混合后得到的合金并未形成復雜的金屬間化合物，而是形成了簡單的固溶體結構。高熵合金具有四大核心效應，包括熱力學上的高熵效應——單相固溶體結構、晶體結構上的嚴重晶格畸變效應、動力學上的擴散遲滯效應、雞尾酒效應——優異的綜合性能。高熵合金的出現打破了傳統合金以混合焓為主的設計理念，為新材料的研發打開了一個廣闊的成分設計空間。

經過多年研究，高熵合金出現了大量的新成分。這些高熵合金成分主要有兩種分類方式，一是按照相的結構類型分類，二是按照相的種類分類。按照相的結構類型，高熵合金可以分為：FCC型、BCC型、HCP型、非晶型及金屬間化合物型。FCC型高熵合金中典型代表為等原子比的FeCoCrNiMn合金。該合金為單一的FCC固溶體，且具有良好的結構穩定性。BCC型高熵合金主要由第Ⅳ-Ⅵ族元素組成。由于該類元素熔點普遍較高，一些BCC型高熵合金也被稱為難熔高熵合金。相對FCC和BCC體系的高熵合金，HCP結構的高熵合金體系較少，通常由稀土元素組成，例如GdHoLaTbY等。高熵非晶合金體系較多，包括具有良好生物相容性的Ca20Mg20Zn20Sr20Yb20合金，以及具有良好軟磁性能的Fe25Co25Ni25(P， C， B)25合金等。按照相的種類，高熵合金可以分為單相、雙相、共晶及多相高熵合金等。單相高熵合金即具有FCC/ BCC/HCP結構的單相固溶體合金。由于混合熵對吉布斯自由能的貢獻，這種單相結構在高溫下(＞900 ℃)更穩定。隨著溫度降低，固溶體的吉布斯自由能升高，單相結構不再穩定，可析出第二相。雙相高熵合金包括FCC+BCC型、FCC+HCP型、BCC+HCP型、FCC/BCC+陶瓷相等。共晶高熵合金通常由具有一定塑性的FCC基體以及具有一定強度的硬質相(如Laves相)構成，這可以有效地改善合金在室溫以及高溫下強韌性不足的問題。

二、高熵合金行業制備工藝

高熵合金的制備方法很多，且隨著科學技術的進步，其制備方法也一直處于更新與發展之中。從1995年至今，出現了使用電弧熔煉、機械合金化、激光熔覆、磁控濺射、3D打印、氣相沉積等制備方法來制備高熵合金并取得了成功。整體來看，可大致將高熵合金的制備方法分為固相成形、液相成形和氣相成形三類。

三、高熵合金行業相關政策

近年來，我國陸續出臺了一系列政策，將高熵合金納入新材料創新產品，給予重點支持。如2023年8月，工業和信息化部、國務院國資委聚焦已有相應研究成果，具備工程化產業化基礎，有望率先批量產業化的前沿材料，聯合組織編制了《前沿材料產業化重點發展指導目錄（第一批）》，高熵合金作為重點材料入選目錄。在2029年8月發布的《有色金屬行業穩增長工作方案》中提出，鼓勵科研院所加強基礎研究和原始創新，支持開展超導材料、高熵合金、液態金屬、增材制造材料等前沿材料研發及工程化。在2024年12月發布的《標準提升引領原材料工業優化升級行動方案（2025—2027年）》，表示重點開展高熵合金等前沿新材料標準制修訂。此外，甘肅、重慶、寧夏等地方政府也紛紛發布政策，支持高熵合金行業發展。

在行業標準方面，監管部門、團體組織正加強高熵合金相關標準研制，為技術發展提供依據。國標《增材制造用高熵合金粉（GB/T 42787-2023）》于2023年8月發布，2024年3月正式實施。該標準的制定有效規范了增材制造用高熵合金粉末的生產、檢驗、包裝等內容，大大提高了增材制造用高熵合金粉末的產品質量，推進了粉末的市場應用。針對不同增材制造工藝的要求，對高熵合金粉末的化學成分及物理化學性能進行了規定，解決了當前增材制造用高熵合金粉末無標準可依、粉末性能參差不齊的問題。本標準實施后，對我國增材制造工業領域所需的高熵合金粉的要求更加合理規范，有利于提升增材制造高熵合金粉的各項性能指標，使我國高熵合金粉的增材制備技術和整體性能達到國際先進水平，實現有標準可查、有據可依。

相關報告：智研咨詢發布的《中國高熵合金行業市場發展態勢及投資潛力研判報告》

四、高熵合金行業發展現狀

傳統合金體系以1種金屬元素為主，通過添加少量其他不同元素而形成不同類型的合金，目前已開發應用的有以鋁為主的鋁合金、以鎂為主的鎂合金、以鈦為主的鈦合金等。隨著合金研究的深入，有學者研發了以1~2種金屬元素為基礎的二元基金屬間化合物合金或新型非晶合金。然而它們均采用傳統合金的設計理念，通過添加特定的少量合金元素來改善性能，而合金元素種類過多會生成很多化合物尤其是脆性金屬間化合物，引起合金脆性增加，使合金向多元方向發展受限。因而合金元素種類越少越好，而元素少又會導致合金所需性能的降低，合金元素種類及比例設計與合金性能的良好兼容顯得特別重要。在此背景下，高熵合金應用而生，高熵合金具有高強度、高硬度、高耐磨性、高抗氧化性、高耐腐蝕性等傳統合金所不能同時具備的優異性能，成為近些年來最有發展潛力的3大熱點之一。從原材料來看，過渡元素高熵合金以 Al、Mg、Co、Cu、Cr、Fe、Mn、Ni，Ti、Sn 和 Zn 等作為主元素，其中 AlCrFeNi、CoCrFeNi、AlCoFeNi、AlCoCrNi 和 AlCoCrFe 是目前過渡元素高熵合金中采用最多的元素組合。難熔高熵合金主要是以難熔金屬元素 Mo、Ti、V、Nb、Hf、Ta、Cr、W、Zr 以及 Al 等為主元素，這類高熵合金具有優異的高溫性能。

高熵合金可應用于國防、航空、航天等多個關鍵領域，目前我國在高熵合金研究方面取得了一定進展，已有公司進行了產業化探索，中辰至剛在寧夏石嘴山建立首條高熵合金中試產線，實現高熵合金從實驗室到工程化的重大跨越，目前已具備完備的高熵合金材料產業化制備能力。但整體來看，大多數高熵合金材料的研究仍停留在實驗室階段，工業化推廣進程較為緩慢，行業規模較小。在制備技術方面，如高熵合金納米顆粒的制備仍存在諸多技術挑戰，尚未實現大規模產業化應用。2024年中國高熵合金行業市場規模約為0.83億元。

五、高熵合金行業發展趨勢

未來，高熵合金有望在制備技術上取得突破，實現規模化生產。在應用方面，隨著對其性能研究的深入和成本的降低，將在更多領域得到廣泛應用。同時，通過成分設計和工藝優化，開發出具有更優異綜合性能、滿足特定需求的高熵合金材料也是重要的發展方向。

以上數據及信息可參考智研咨詢（www.szxuejia.com）發布的《中國高熵合金行業市場發展態勢及投資潛力研判報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構，提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業動態。