Исследование эволюции структуры высокоэнтропийного сплава Al20Ni20Co20Fe20Cr20 под действием высоких давления и температуры

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Методами электронной микроскопии и рентгеновской дифракции выполнены исследования структуры высокоэнтропийного субмикрокристаллического AlNiCoFeCr сплава эквиатомного состава, полученного методом дуговой плавки. Сплав состоит из твердого раствора замещения с упаковкой компонентов, соответствующей структуре, на основе искаженной объемно-центрированной кубической решетки типа B2, средний размер зерен этой фазы составил 120 нм. Исследована стабильность сплава при повышении температуры. При нагреве сплава до 1650°C и последующем затвердевании в структуре отмечено увеличение размера зерна фазы В2 и выделение по границам зерен нескольких фаз с различной морфологией. Исследовано влияние высокого давления на структуру сплава после закалки из жидкой фазы. Структура образца, полученного при затвердевании после нагрева до 1650°C под давлением 5 ГПа, отлична от структуры сплава, полученного при температуре 1650°C методом дуговой плавки. В сплаве формируется смесь фаз типов A1 (объемно-центрированная кубическая) и А2 (гранецентрированная кубическая). Сплав обладает высокой твердостью, значение которой в зависимости от выбранных условий получения варьируется от 4.8 до 5.5 ГПа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Г. Меньшикова

Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: svetlmensh@mail.ru
Россия, Ижевск

Список литературы

  1. Lim X. // Nature. 2016. V. 533. № 7603. P. 306. https://www.doi.org/10.1038/533306a
  2. Li Z., Pradeep K.G., Deng Y., Raabe D., Tasan C.C. // Nature. 2016. V. 534. № 7606. P. 227. https://www.doi.org/10.1038/nature17981
  3. Shaysultanov D., Stepanov N., Malopheyev S., Vysotskiy I., Sanin V., Mironov S., Kaibyshev R., Salishchev G., Zherebtsov S. // Materials Characterization. 2018. V. 145. P. 353. https://www.doi.org/10.1016/j.matchar.2018.08.063
  4. Su Y., Luo S., Wang Z. // J. Alloys Compd. 2020. V. 842. P. 155823. https://www.doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155823
  5. Shen Q., Kong X., Chen X. // J. Mater. Sci. Technol. 2021. V. 74. P. 136. https://www.doi.org/10.1016/j.jmst.2020.10.037
  6. Sistla H.R., Newkirk J.W., Liou F.F. // Mater. Design. 2015. V. 81. P. 113. https://www.doi.org/10.1016/J.MATDES.2015.05.027
  7. Gali A., George E.P. // Intermetallics. 2013. V. 39. P. 74. https://www.doi.org/10.1016/j.intermet.2013.03.018
  8. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. // Mater. Sci. Engineer. A. 2004. V. 375. P. 213. https://www.doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.257
  9. Senkov O.N., Senkova S.V., Woodward C., Miracle D.B. // Acta Materialia. 2013. V. 61. № 5. P. 61. https://www.doi.org/10.1016/J.ACTAMAT. 2012.11.032
  10. Senkov O.N., Wilks G.B., Scott J.M., Miracle D.B. // Intermetallics. 2011. V. 19. P. 698. https://www.doi.org/10.1016/j.intermet.2011.01.004
  11. Zhang R., Zhao Sh., Ding J., Chong Y., Jia T., Ophus C., Asta M., Ritchie R.O., Minor A.M. // Nature. 2020. V. 581. № 21. Р. 283. https://www.doi.org/10.1038/s41586-020-2275-z
  12. Шмидт О.Ю. // Литейное производство. Большая советская энциклопедия: в 66 т. (65 т. и 1 доп.). М.: Наука, 1926–1947.
  13. Иванов Ю.Ф., Осинцев К.А., Громов В.Е., Коновалов С.В., Панченко И.А. // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 5. № 1. С. 68. https://www.doi.org/10.17073/0368-0797-2021-1-68-74
  14. Singh S., Wanderka N., Murty B.S., Glatzel U., Banhart J. // Acta Materialia. 2011. V. 59. P. 182. https://www.doi.org/10.1016/j.actamat.2010.09.023
  15. Ren B., Liu Z.X., Li D.M., Shi L., Cai B., Wang M.X. // J. Alloys Compd. 2010. V. 493. P. 148. https://www.doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.12.183
  16. Азаренков Н.А., Береснев В.М., Погребняк А.Д., Маликов Л.В., Турбин П.В. // Наноматериалы, нанопокрытия, нанотехнологии: Учебное пособие. Харьков: ХНУ имени В.Н. Каразина, 2009. 209 с.
  17. Suryanarayana C., Ivanov E., Boldyrev V.V. // Mater. Sci. Engineer. A. 2001. V. 304. Р. 151. https://www.doi.org/10.1016/s0921-5093(00)01465-9
  18. Hsu C.Y., Yeh J.W., Chen S.K. and Shun T.T. // Metall. Mater. Trans. A. 2004. V. 35. P. 1465. https://www.doi.org/10.1007/s11661-004-0254-x
  19. Godlewska E.M., Mitoraj-Królikowska M., Czerski J. Jawańska M., Gein S., Hecht U. // Front. Mater. 2020. V. 7. P. 566336. https://www.doi.org/10.3389/fmats.2020.5663369
  20. Zhang Y., Zuo T., Tang Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., Lu Z.P. // Prog. Mater. Sci. 2014. V. 61. P. 1. https://www.doi.org/org/10.1016/j.pmatsci.2013.10.001
  21. Uporov S.A., Ryltsev R.E., Bykov V.A., Estemirova S. Kh., Zamyatin D.A. // J. Alloys Compd. 2020. V. 820. P. 153228. https://www.doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.15322810
  22. Боровинская И., Громов А., Левашов Е. // Краткая энциклопедия самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. История, теория, технология и продукты. Elsevier Science, 2017.
  23. Menshikova S.G., Chtchelkatchev N.M., Brazhkin V.V. // Materialia. 2023. V. 28. P. 101713. https://www.doi.org/10.1016/j.mtla.2023.101713
  24. Гинзбург В.Л. // УФН. 1969. T. 97. № 4. C. 601. https://doi.org/10.3367/UFNr.0097.196904b.0601
  25. Гринкевич В.А., Шевченко Т.Н., Краев М.В., Краева В.С., Бондарев С.В. // Обработка материалов давлением. 2013. № 4. С. 79.
  26. Ситникова В.Е., Пономарева А.А., Успенская М.В. // Методы термического анализа. Практикум. Спб: Униветситет ИТМО, 2021. 152 с.
  27. Бражкин В.В. Влияние высокого давления на затвердевание металлических расплавов (Pb, In, Cu, двойные сплавы на основе меди): Дис. … канд. физико-математических наук: 01.04.07. Москва: МФТИ, 1987. 150 с.
  28. Векилова Г.В., Иванов А.Н., Ягодкин Ю.Д. Дифракционные и микроскопические методы и приборы для анализа наночастиц и наноматериалов: учебное пособие. М.: Издательский Дом МИСиС, 2009. 145 c.
  29. Плюснин О., Петрова Г., Таланцева О., Плотников А., Чалов Д. // Справочник по металлопрокату, 2012. 191 с.
  30. Лякишев Н.П. // Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник. Т. 1. М.: Машиностроение, 1996. 992 с.
  31. Шайсултанов Д.Г. Структура и механические свойства высокоэнтропийных сплавов системы CoCrFeNiX (Х = Mn, V, Mn и V, Al и Cu): Дис. … канд. технических наук: 05.16.01. Белгород: НИУ БелГУ, 2015.142 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Исходный слиток AlNiCoFeCr, полученный методом дуговой плавки.

Скачать (15KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схематичный вид графика зависимости изменения разницы температур ΔT от времени, зарегистрированной дифференциальной термопарой при использовании ДТА (а); схема измерений ДТА (б) [26].

Скачать (27KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема камеры типа “Тороид”: 1 — твердое вещество; 2 — тороидальная полость; 3 — центральная часть в виде чечевицы; 4 — нагреватель и образец; 5 — стальные кольца; 6 — опорные плиты.

Скачать (25KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Структура (а) и рентгеновская дифрактограмма (б) исходного слитка AlNiCoFeCr. На рентгенограмме кружками показаны отражения, относящиеся к фазе моноалюминида никеля NiAl.

Скачать (31KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Термограммы ДТА сплава Al20Ni20Co20Fe20Cr20, полученные при нагреве (1) и последующем охлаждении (2).

Скачать (10KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Морфология (а–в) и концентрационные карты распределения фазы, содержащей Cr, Fe, Co, Ni (г, красным) и каждого из элементов (д–и) в образце, полученном после нагрева до 1650°C с последующим охлаждением при давлении 105 Па со скоростью 1°C/с.

Скачать (110KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Морфология (а), рентгеновская дифрактограмма (б) и концентрационные карты распределения фазы, содержащей Cr, Fe, Co, Ni (в, красным) и каждого из элементов (г–з) в образце Al20Ni20Co20Fe20Cr20, полученном после нагрева до 1650°C с последующим охлаждением при 5 ГПа со скоростью 1000°C/с. На рентгенограмме ромбами и квадратами отмечены отражения, относящиеся к фазам типа A1 и A2 соответственно.

Скачать (174KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Микротвердость HV исходного образца (1), образца после нагрева и последующего охлаждения (2), образца после обработки высоким давлением (3).

Скачать (10KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024