CN107208188B - 含铜金属合金 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含铜金属合金。

Description

含铜金属合金
技术领域
公开了含铜金属合金。该合金与黄铜和青铜合金具有类似的多种应用。
背景技术
当今世界上典型黄铜和青铜的当前作用是广泛的。一些实例包括房屋钥匙(有时镀铬)、其上的钥匙扣、家用门铰链、门把手和所有内部锁机构、浴室用具(通常是镀铬或抛光黄铜)、衣服和袋子拉链、电子连接硬件、齿轮电机的齿轮、汽车和个人电子装置边框、徽章、军用弹药和高耐腐蚀的船舶用具。黄铜甚至是世界硬币货币的最大成分。
所有黄铜和青铜可以镀铬或镀镍，便于进一步装饰或耐腐蚀应用。
典型黄铜主要由铜和锌组成，实用的合金组成是60-80重量％的铜和20-40重量％的锌，添加少量可能的铅和铝(1-5重量％)。
典型青铜通常铜含量较高，由90-95重量％的铜组成，添加少量锡、铝和有时是银。
在现有的应用范围内降低由铜基合金形成的组分的成本是有利的。或者，在现有应用中，有利的是延长铜基合金的使用寿命，或通过改善铜基合金的机械性能或通过改善耐腐蚀性或通过降低制造具有类似或提高的机械或耐腐蚀性能的铜基合金的成本来使得铜基合金适合于其它的应用。
以上对本文背景技术和整个说明书的引用，包括对“典型”青铜和黄铜合金的引用，并不是承认该技术是本领域普通技术人员的普通知识的一部分。上述引用也不是旨在限制合金的应用。
发明内容
申请人已经发现，用锰和镍代替典型青铜和黄铜中的大量铜产生具有改善的机械性能的合金。此外，可以调节铜、镍、锰、锌、铝和锡的量，使得合金的性质可以针对特定应用而定制。总的来说，由于与典型黄铜和青铜相比，铜的含量较低，镍和锰的含量较高，因此根据申请人发现的铜基合金被称为“高熵黄铜”(HEBs)，合金中含有锡、锌、铝的其它合金元素以及其它元素。
更具体地，在第一方面提供了一种合金，包括，由或基本上由
Figure BDA0001328780330000023
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)，
Figure BDA0001328780330000021
其中c是第i个组分的摩尔百分比，R是气体常数。
该合金可以含有附带的杂质。
铜、镍、锰、锌、铝和锡的合金化允许单相和/或双相微结构(面心立方结构、面心立方和体心立方结构或体心立方结构)的形成，由此可以控制合金的强度、延展性和耐腐蚀性。含有比典型黄铜和青铜中的量更均匀的这些元素，特别是铜、镍和锰增加了合金的熵，产生更高的微结构稳定性并且有助于增强机械、化学和物理性能。通常这些新合金具有以下一个或多个优点：
●与典型青铜和黄铜合金相比具有优异的机械性能和耐腐蚀性
●与典型青铜和黄铜合金相比，具有较低的材料成本
●比典型青铜和黄铜合金轻
●能够以与典型青铜和黄铜合金类似的方式加工
●可以镀铬或镀镍-如果需要。
HEBs可以含有选定量的铁、钴、铬、铅和硅，以对合金的性质产生特定的影响。因此，这些合金元素是针对特定应用定制HEBs的另一种方法。
例如，根据第一方面的合金可以包括
Figure BDA0001328780330000022
Figure BDA0001328780330000031
在一个实施方式中，根据第一方面的合金可以包括
Figure BDA0001328780330000032
在第二方面，提供了一种合金，包括，由或基本上由铜和选自镍、锰、锌、铝和锡中的三种或多种合金元素组成，其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。
该合金可以含有附带的杂质。
第二方面的合金可以含有选自包括或由
Figure BDA0001328780330000033
在第二方面的一个实施方式中，提供了一种合金，包括，由或基本上由铜和选自镍、锰、锌、铝和锡中的三种合金元素组成，其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。
在第二方面的另一个实施方式中，提供了一种合金，包括，由或基本上由
(i)铜和选自镍、锰、锌、铝和锡中的三种合金元素，以及
(ii)0至2at.％的铬、0至2at.％的铁，0至2at.％的钴和0至2at.％的铅组成，
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。
在第二方面的又一个实施方式中，提供了一种合金，包括，由或基本上由
(i)铜、镍和锰，
(ii)选自锌、铝和锡中的一种合金元素，以及
(iii)0至2at.％的铬，0至2at.％的铁，0至2at.％的钴和0至2at.％的铅组成，
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。
在第二方面的再又一个实施方式中，提供了一种合金，包括，由或基本上由
(i)铜、镍和锰，
(ii)选自锌、铝和锡中的一种合金元素组成，
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。
在第二方面的又一个实施方式中，提供了一种合金，包括：
(i)铜、镍和锰，
(ii)选自锌、铝和锡中的一种或多种合金元素，
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。
在第二方面的另一个实施方式中，提供了一种合金，包括，由或基本上由铜和选自硅、镍、锰、锌、铝和锡中的三种合金元素组成，其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。
在第二方面的又一个实施方式中，提供了一种合金，包括，由或基本上由
(i)铜和选自硅、镍、锰、锌、铝和锡中的三种合金元素，以及
(ii)0至2at.％的铬，0至2at.％的铁，0至2at.％的钴和0至2at.％的铅组成，
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。
在第二方面的又一个实施方式中，提供了一种合金，包括，由或基本上由
(i)铜、镍和锰，
(ii)选自硅、锌、铝和锡中的一种合金元素，以及
(iii)0至2at.％的铬，0至2at.％的铁，0至2at.％的钴和0至2at.％的铅组成，
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。
在第二方面的再又一个实施方式中，提供了一种合金，包括，由或基本上由
(i)铜、镍和锰，
(ii)选自硅、锌、铝和锡中的一种合金元素组成，
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。
在第三方面提供了一种合金，包括，由或基本上由
Figure BDA0001328780330000041
Figure BDA0001328780330000051
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。该合金可以含有附带的杂质。
在根据第三方面的一个实施方式中，合金可以包括，由或基本上由
Figure BDA0001328780330000052
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。在根据第三方面的另一个实施方式中，合金可以包括，由或基本上由
Figure BDA0001328780330000053
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。在根据第三方面的又一个实施方式中，合金可以包括，由或基本上由
Figure BDA0001328780330000054
Figure BDA0001328780330000061
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)。
第一、第二或第三方面的合金可以具有范围在1.1R至2.5R的熵。或者，合金可以具有范围在1.3R至2.0R的熵。作为对比，使用等式1计算的典型黄铜或青铜的熵将不大于约0.82R。
在第一、第二或第三方面的合金中，铜、镍和锰可以以基本相等的原子百分比存在。
第一、第二或第三方面的合金可以由或者基本上由50-95at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Al组成。
第一、第二或第三方面的合金可以由或者基本上由60-95at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Al组成。
第一、第二或第三方面的合金可以由或者基本上由Cu、Mn、Ni和Al组成，并且具有范围在154至398的铸态硬度(Hv)。
第一、第二或第三方面的合金可以由或者基本上由75-95at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Si组成。
第一、第二或第三方面的合金可以由或者基本上由85-97.5at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Si组成。
第一、第二或第三方面的合金可由或者基本上由Cu、Mn、Ni和Si组成，并且具有范围在187至370的铸态硬度(Hv)。
第一、第二或第三方面的合金可以由或者基本上由60-95at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Sn组成。
第一、第二或第三方面的合金可以由或者基本上由75-95at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Sn组成。
第一、第二或第三方面的合金可由或者基本上由Cu、Mn、Ni和Sn组成，并且具有范围在198至487的铸态硬度(Hv)。
第一、第二或第三方面的合金可以由或者基本上由50-95at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Zn组成。
第一、第二或第三方面的合金可以由或者基本上由65-80at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Zn组成。
第一、第二或第三方面的合金可由或者基本上由Cu、Mn、Ni和Zn组成，并且具有范围在102至253的铸态硬度(Hv)。
第一、第二或第三方面的合金可以由或者基本上由50-95at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Al和Zn组成。
第一、第二或第三方面的合金可以由或者基本上由Cu、Mn、Ni、Al和Zn组成，并且具有范围在200至303的铸态硬度(Hv)。
第一、第二或第三方面的替代的合金可以是由或者基本上由75-90at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Al和Sn组成的五元合金。
第一、第二或第三方面的替代的合金可以是由或者基本上由50至<100at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Sn和Zn组成的五元合金。
第一、第二或第三方面的又一个替代的合金可以是由或者基本上由Cu、Mn、Ni、Al、Zn、Sn组成的合金，并且包括单相或双相黄铜。
第一、第二或第三方面的合金可以具有范围在140至760MPa的压缩屈服强度。或者，压缩屈服强度可以在290至760MPa的范围内。在又一个替代的合金中，压缩屈服强度可以在420至760MPa的范围内。
第一、第二或第三方面的合金可以具有<2％至80％的抗压破坏应变。在一个替代的合金中，抗压破坏应变可以为<2％至60％。在又一个替代的合金中，抗压破坏应变可以为<2％至40％。在又一个替代的合金中，抗压破坏应变可以为<2％至<5％。
又一方面，提供了根据第一、第二或第三方面的合金的铸件。铸件可以进行热处理。
在本说明书中使用的术语“合金”包括对铸件的引用。该术语在其范围内还包括具有根据上述第一、第二或第三方面定义的组成的其它金属产品。
本领域技术人员将理解，本文公开的合金可以含有附带的不可避免的杂质。
具体实施方式
与典型黄铜和青铜的性质相比，申请人进行的测试工作确定了HEBs具有期望的性能。具体地，申请人通过用锰和镍代替典型黄铜和青铜中的大部分铜来生产具有比典型黄铜和青铜的混合熵高得多的混合熵(根据上文等式1的ΔSmix)的合金来获得HEBs期望的性质。
典型黄铜组成的范围及其相关的机械性能列于表1。其中，铜含量为61at.％至85at.％，拉伸屈服强度为186MPa至315MPa。然而，应当理解，拉伸屈服强度并不随铜含量线性变化。根据等式1计算，这些合金的混合熵不大于约0.82R。
Figure BDA0001328780330000071
Figure BDA0001328780330000081
Figure BDA0001328780330000082
申请人已经发现，通过用锰和镍以及其它合金元素代替典型黄铜和青铜中大量的铜来产生具有至少为1.1R的根据等式1的混合熵的合金，可以获得具有相当或改善的机械、化学和物理性能的合金。
该合金可以含有10-50at.％的Cu、5-50at.％的Ni以及5-50at.％的Mn。基于合金的期望性能，合金任选地包括不同量的Zn(0-50at.％)、Sn(0-40at.％)、Fe(0-2at.％)、Cr(0-2at.％)、Pb(0-2at.％)、Co(0-2at.％)和Si(0-25at.％)。然而，应当理解，除了Cu、Mn和Ni，合金可以含有余量的其它合金元素，使得合金具有至少1.1R的根据等式1的混合熵。
制备和测试由申请人鉴定的合金的实例以确定它们的性质。这些实例如下。所有实例通过以下方法制备。
从高纯度的元素Cu(99.95wt.％)、Ni(99.95wt.％)和Mn(99.8wt.％)，使用BuhlerMAM1电弧熔炉在Ti-吸收氩气(99.999vol.％)气氛中制备出基本等原子的Cu、Mn和Ni的三元母合金。将母合金的锭转动熔化5次，以确保达到均匀的母合金。还要注意确保足够低的熔体过热，以避免Mn的蒸发。
使用感应炉将氮化硼涂覆的石墨坩埚中的母合金与纯Zn(99.99wt.％)组合，合金化成含Zn的四元和五元合金锭。这些合金在700℃、900℃和1050℃下以足够的停留时间逐步加热，以使母合金溶解在Zn中以最小化Zn的蒸发，同时产生均匀的合金熔体。在确定了该合金化过程稳定的Zn的蒸发速率后，向这些合金中加入过量的Zn以补偿该损失。虽然通过蒸发的Zn损失小于20％，但是预期根据目前的Zn合金生产工艺的工业规模生产将导致制造期间约20％的Zn损失。
通过向母合金中添加余量的Al(99.99wt.％)或Sn(99.95wt.％)，进行电弧熔融和真空浇注到铜模具中以产生3mm直径的棒来制备含有Al或Sn的四元合金。
固化后，将合金样品从模具中取出并使其冷却至室温。然后在循环氩气气氛下，在升降式炉中在850℃下热处理18小时，然后在水中淬火。
[Cu,Ni,Mn]100-xAlx合金体系
下表2列出了六种Cu、Ni、Mn、Al合金样品和一些关键性质。
表2
Figure BDA0001328780330000091
随着铝含量的增加，样品表现出增加的硬度。然而，即使含有最低铝含量5at.％的合金仍表现出比表1中列出的任何典型黄铜更高的硬度。此外，强度与海军黄铜和C26000、C23000和C35300合金相当，但相同强度下延展性要高得多。
铝高于20at.％的样品具有比表1中的黄铜高得多的硬度，但压缩应变要低得多。铝大于等于25at.％的样品表现出磁性。
具有10at.％和20at.％的铝的样品根据等式1的熵分别为1.314R和1.379R。
[Cu,Ni,Mn]100-xSix合金体系
下表3列出了四种Cu、Ni、Mn、Si合金样品和一些关键性质。
表3
Figure BDA0001328780330000092
与含铝的四元体系一样，含硅的四元体系具有比表1中列出的典型黄铜更高的硬度。然而，即使少量的硅也存在微弱的磁性。
[Cu,Ni,Mn]100-xSnx合金体系
下表4列出了四种Cu、Ni、Mn、Sn合金样品和一些关键性质。
表4
Figure BDA0001328780330000101
与表1中列出的典型黄铜合金相比，含锡的四元合金体系的结果显示出高得多的硬度和强度。相对少量的锡使得四元合金体系表现出磁性。
含有至少20at.％锡的样品在铸态下的硬度超过400Hv，并且甚至对热处理反应良好，结果是两种样品的硬度增加到远高于500Hv。
[Cu,Ni,Mn]100-xZnx合金体系
下表5列出了四种Cu、Ni、Mn、Zn合金样品和一些关键性质。
表5
Figure BDA0001328780330000102
锌基四元合金不具有磁性，与其他四元合金样品相比，含35at.％以下锌的合金显示相对较低的硬度。然而，含有相对较低锌(即20at.％和25at.％的锌)的样品表现出较高的延展性。
[Cu,Ni,Mn]100-x[Al,Sn,Zn]x合金体系
下表6列出了五个样品，其中一个由Cu、Ni、Mn、Al、Sn组成，其余的由Cu、Ni、Mn、Al、Zn组成。
表6
Figure BDA0001328780330000111
所有五元样品的硬度明显高于表1中列出的典型黄铜的硬度。与表4和5中公开的锡基和锌基四元合金一样，含锡的五元合金样品表现出磁性，但是含锌的五元合金没有磁性。虽然铝可以在合金中引起磁性，但在五元合金中的铝不足以引起磁性。
为了根据熵来给出这些合金，根据等式1计算，由[CuNiMn]80Al10Zn10组成的样品具有1.518R的熵。
尽管表2至6中公开的合金基于包含基本上等原子量的Cu、Ni和Mn的母合金，但本发明不限于等原子量的Cu、Mn和Ni。给定合金中的Cu、Ni和Mn的相对量将根据该合金的指定应用所需的性能来选择。以下描述涉及一些应用，以及如何调整合金组成以产生该应用所需的性能。
基于应用的合金变体
上述实施例是通过调整合金组成以产生所需性质可以有效地应用的潜在HEBs的全部范围的子集。下面概述了不同应用的实施例以及如何调整组成。
降低成本的合金
基于5年市场价格，镍比铜价格更贵(约为其价格的1.5倍)，而每公斤锰的价格则为铜的1/3。鉴于HEBs涉及用镍和锰替代黄铜和青铜中的大量铜，如果合金中使用较少的镍，预计原材料成本节省5％至10％以上。例如，具有较低的Ni和更高的Mn含量的合金相对于产生和显示类似强度的相等比例的合金(即等原子量的Cu、Ni和Mn)是相当便宜的，但是可以更快地硬化，并且可能更不耐腐蚀。
耐腐蚀
另一方面，具有较高Ni含量的合金表现出优异的耐腐蚀性。发现含有Al的合金特别耐腐蚀。这些适用于必须具有高耐腐蚀性的条件(尽管典型黄铜已经表现出良好的耐腐蚀性，但预计较高的镍含量将使得HEBs具有更好的耐腐蚀性)-就海洋应用而言。
抗菌
预计这些合金具有与常规黄铜相似的“抗微生物”性质。已知铜在一系列环境中具有高度抗微生物性—这就是为什么门把手和海洋部件通常是黄铜—微生物/藤壶根本就不会在其上生长。也已知镍是抗微生物的，但是比铜毒性大。基本上，这些抗微生物/防结垢型合金优选较高的铜和镍含量。
高成形性应用
类似于常规黄铜，添加少量的Al、Sn和Zn的这些合金在退火状态下只含有柔软的和延展性的“α”相。随着添加更多的Al、Sn或Zn，这些合金开始析出更硬和更少延展性的“β”相。当Al<4at.％或Sn<4at.％或Zn<30at.％时，不存在β相，这些合金的强度较低，但是具有高延展性。这些合金最适合成形应用，即金属被广泛拉制和成形的类似于弹药黄铜(子弹旋转/成形)或乐器或管道。
高耐磨性和低摩擦应用
当5<Al<20或4<Sn<10或30<Zn<40(at.％)时，这些合金表现出双相微结构，其比仅含α相的合金更强、更硬，但仍然相当坚韧。这些合金最适用于高耐磨/低摩擦应用，如钥匙、铰链、齿轮/齿、拉链、门锁。随着较高的Zn和Al添加量，这些合金也比常规黄铜稍微更轻(更低的密度)并且生产相当便宜。
轻质
与钛或铝合金相比，仅就重量减轻而言，HEB合金不一定被认为是“轻质的”。然而，由于存在Mn和Ni，它们总是比典型黄铜(相当重)更轻(这仍然是一个优点)。HEB的密度通常与钢铁相当。
然而，对于需要具有特定强度的物品，可以根据这一要求改变尺寸，来进一步节省材料。具体来说，HEBs的强度比具有类似铜-锌或铜-铝含量的黄铜或青铜的强度高出10-30％，因此得到相同的产品强度需要较少的材料。因此，对于给定的应用，总材料成本节省从19％到47％是现实的。
低温断裂韧性
传统的钢螺栓是bcc，bcc微结构显示出与温度相关的延展性至脆性转变。正是由于这个原因，冷却钢/bcc金属到低温会导致它们在负载下容易破裂或开裂。当Al<4at％或Sn<4at％或Zn<30at.％时，这些合金是fcc，因此在低温下不会显示这种延展性至脆性行为。即使具有少量的bcc相，预期这些合金在低温下是延展性的。
无火花
钢、不锈钢、钛和镁当用研磨剂研磨时都会发出火花。这不适用于某些环境，特别是存在挥发物/易燃物的情况。类似于常规黄铜和青铜，HEB合金在研磨时不会发出火花。
无痕/污染(指纹)
当抛光时，HEB合金似乎不以与不锈钢相同的方式污染或留下指纹(例如，拉丝金属加工的冰箱和家用电器相当容易因为与铁的反应而导致永久污染)。这可能是由于铜的氧化电位(金属铜更稳定)。具有较高Cu、Ni含量并含有Al的HEB(例如，[Cu,Mn,Ni]85- 99Al1-15)与不锈钢相同的方式，较不易留痕。
磁性
一些合金表现出强烈的铁磁性能。这是由于Mn与Al、Sn或Si以磁性有序bcc相存在。由于Al、Sn和Si含量增加，磁性相的体积分数增加，合金的磁强度增加。组成范围非常具体。对于四元合金，其范围为：[Cu,Mn,Ni]70-80Al20-30、[Cu,Mn,Ni]70-95Sn5-30、[Cu,Mn,Ni]70-97.5Si2.5-30。基于有序bcc相，Mn和(Al或Sn)的最佳量为25at.％，例如[Cu,Ni]50Mn25[Al或Sn]25。Si的最佳范围为15-25at.％，如[Cu,Ni]50-60Mn25Si15-25。这些合金是非常脆的，并且需要常规的粉末固结方法来制造永磁体。
含锡合金显示出最高的磁响应。锌四元合金是非磁性的。此外，五元合金显示磁性。在该组成范围内的Sn和Al的任何组合，例如[Cu,Mn,Ni]70-95[Al,Sn]5-30将是磁性的。Cu、Ni和Mn，并含Zn和Al的五元合金显示微弱的磁性。然而，Cu、Ni和Mn，并含Zn和Sn的五元合金表现出适中的磁性。这是由于Sn在相对少量的Sn，例如，大于5at.％的合金中引起强烈的磁性行为。由于同样的原因，预期由于存在有序bcc相，Cu、Mn、Ni、Al、Zn和Sn的合金将是磁性的。
加工和机械加工性能
HEB合金可以以与现有黄铜相同的方式进行加工，无需对现有的加工技术进行改进，与常规黄铜具有相似的熔融和铸造性能以及类似的后期生产工作/机械加工性能。
具体地说，少量Pb的添加将提高机械加工性能。应当理解，Pb与常规黄铜是不可混合的，因此在黄铜内形成细分散体，这提高了散装黄铜的机械加工性能。预期在HEBs中类似添加Pb将具有相似的效果。
这包括涂层应用过程。更具体地说，许多黄铜基产品镀有更硬、更耐腐蚀或更美观的涂层，例如铬、镍、银、甚至金。与传统的黄铜相比，使得这些新型高熵黄铜容易电镀的这些电化学性能是保持不变的，因此这些商业处理仍然是完全兼容的。
可回收性
已经存在世界范围的黄铜回收行业，由于黄铜的耐腐蚀性和相对较低的熔点—这比回收钢更经济可行和更高效。这些HEB合金也不例外，事实上可以通过回收的传统黄铜部分可靠地制造，通过回收进一步降低每次循环的成本。
在权利要求书中和说明书中，除上下文另有说明，由于明确的语言或必要的含义，词语“包括”及其变体以包容性意义使用，即以指定所述特征的存在，但是不排除本文公开的装置和方法的各种实施例中存在或添加的其它特征。

Claims (23)

1.一种合金，由
Figure FDA0002333157490000011
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)，
Figure FDA0002333157490000012
其中c是第i个组分的摩尔百分比，R是气体常数；
所述铜、镍和锰以相等的原子百分比存在。
2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于，所述合金包括
Figure FDA0002333157490000013
3.根据权利要求1所述的合金，由
Figure FDA0002333157490000014
Figure FDA0002333157490000021
其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)，
Figure FDA0002333157490000022
其中c是第i个组分的摩尔百分比，R是气体常数。
4.一种由铜和选自镍、锰、锌、铝和锡中的三种合金元素组成的合金，其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)：
Figure FDA0002333157490000023
其中c是第i个组分的摩尔百分比，R是气体常数；
所述铜、镍和锰以相等的原子百分比存在。
5.一种包括铜和选自镍、锰、锌、铝和锡中的三种或多种合金元素的合金，其中根据等式1计算，所述合金具有至少1.1R的混合熵(ΔSmix)：
Figure FDA0002333157490000024
其中c是第i个组分的摩尔百分比，R是气体常数；
所述铜、镍和锰以相等的原子百分比存在。
6.根据权利要求5所述的合金，其特征在于，所述合金进一步包括选自由
Figure FDA0002333157490000025
7.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金具有范围在1.1R至2.5R的熵。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金具有范围在1.3R至2.0R的熵。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金由60-95at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Al组成。
10.根据权利要求9所述的合金，其特征在于，所述合金由Cu、Mn、Ni和Al组成，具有范围在154Hv至398Hv的铸态硬度。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金由75-95at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Si组成。
12.根据权利要求11所述的合金，其特征在于，所述合金由Cu、Mn、Ni和Si组成，具有范围在187Hv至370Hv的铸态硬度。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金由75-95at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Sn组成。
14.根据权利要求13所述的合金，其特征在于，所述合金由Cu、Mn、Ni和Sn组成，具有范围在198Hv至487Hv的铸态硬度。
15.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金由50-95at.％的[Cu+Mn+Ni]和余量的Zn组成。
16.根据权利要求15所述的合金，其特征在于，所述合金由Cu、Mn、Ni和Zn组成，具有范围在102Hv至253Hv的铸态硬度。
17.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金是由50-95at.％的[Cu+Mn+Ni]以及余量的Al和Zn组成的五元合金。
18.根据权利要求17所述的合金，其特征在于，所述合金由Cu、Mn、Ni、Al和Zn组成，具有范围在200Hv至303Hv的铸态硬度。
19.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金是由75-90at.％的[Cu+Mn+Ni]以及余量的Al和Sn组成的五元合金。
20.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金是由50至＜100at.％的[Cu+Mn+Ni]以及余量的Sn和Zn组成的五元合金。
21.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金由Cu、Mn、Ni、Al、Zn和Sn组成，且包含单相或双相黄铜。
22.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金具有范围在140至760MPa的压缩屈服强度。
23.根据权利要求1至6中任一项所述的合金，其特征在于，所述合金具有2％至80％的抗压破坏应变。
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