High-Entropy-Legierungen (HEAs) sind metallische Legierungen, die typischerweise aus fünf oder mehr Hauptelementen in annähernd äquiatomaren Konzentrationen bestehen (jeweils ca. 5–35 at.%). Im Gegensatz zu klassischen Legierungen mit einem dominanten Basiselement beruht das HEA-Konzept auf der Erhöhung der Mischungsentropie, um einfache, meist einphasige Kristallstrukturen (z.B. fcc, bcc) zu stabilisieren.

Zentral ist der Beitrag der konfigurationsabhängigen Entropie ΔS_mix, die bei hoher Temperatur die freie Enthalpie G = H − TΔS signifikant beeinflusst. Dadurch wird die Bildung von intermetallischen Verbindungen und Phasenseparation thermodynamisch unterdrückt und es entstehen sogenannte „single-phase solid solutions“. Dennoch spielen auch Enthalpieeffekte (Mischungsenthalpie, Gitterverzerrungsenergie) und kinetische Faktoren (Diffusionshemmung, langsame Diffusion) eine entscheidende Rolle, sodass das Entropie-Argument allein nicht hinreichend ist.

HEAs zeichnen sich durch eine Kombination außergewöhnlicher Eigenschaften aus, etwa hohe Festigkeit bei Raum- und erhöhten Temperaturen, teils hervorragende Duktilität, erhöhte Bruchzähigkeit bei tiefen Temperaturen, verbesserte Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit sowie gute Strahlungsresistenz. Diese Eigenschaften resultieren u.a. aus ausgeprägter Gitterverzerrung, massiver Mischkristallverfestigung und komplexen Diffusionspfaden.

Aktuelle Forschungsschwerpunkte umfassen die systematische Legierungsentwicklung (z.B. VEC-Design, CALPHAD), die Aufklärung von Verformungs- und Phasenumwandlungsmechanismen (TRIP/TWIP in metastabilen HEAs), sowie Anwendungen in Struktur- und Hochtemperaturwerkstoffen, Beschichtungen und energiebezogenen Systemen.