СТРУКТУРО- ТА ФАЗОУТВОРЕННЯ В СЕРЕДНЬОЕНТРОПІЙНОМУ ВИСОКОЛЕГОВАНОМУ СПЛАВІ СИСТЕМИ Al-Mg-Si-V-Cr-Mn-Fe-Ni-Cu
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2025-3-1Ключові слова:
Al-Mg-Si-V-Cr-Mn-Fe-Ni-Cu, ВЕС, СЕС, високолеговані сплави, нові матеріали, структура, фазоутворення.Анотація
Мета роботи. Одержати найбільш простим можливим способом сплав з відносно низькою для високоентропійного сплаву (ВЕС) та середньоентропійного сплаву (СЕС) температурою плавлення, який би містив недефіцитні компоненти, здатні розчинятися в алюмінії та мати взаємну розчинність. Концентрація більшості компонентів не могла перевищувати значення 2,5–5 % ат., тому основним засобом підвищення ентропії змішування слугувала кількість елементів, що входили до складу сплаву.
Методи дослідження. Для приготування розплаву було використано лабораторну піч опору. В якості шихтових матеріалів використовували чисті компоненти і концентровані лігатурні добавки, які додавалися почергово і поступово у невеликих кількостях, щоб запобігти утворенню тугоплавких інтерметалідів. Плавлення відбувалось в алундовому тиглі при температурі 1000 ºС, що дало можливість розплавитись і засвоїтись всім компонентам.
Отримані результати. Було проведено порівняння структурних та фазових характеристик експериментального сплаву в залежності від швидкості кристалізації. При охолодженні розплаву з піччю зі швидкістю 0,5 ºС/с формується неоднорідна структура, представлена переважно трьома фазами –інтерметалідом типу Al6Me, на основі Al6Mn, в якій розчинені залізо, нікель, хром та ванадій, інтерметалідом на основі фази типу Al6Cu2Ni, яка за стехіометрією могла б бути виражена формулою (Al,Ni)2Cu, та фазою Mg2Si. Швидка кристалізація 5·102 ºС/с сприяла певному подрібненню структури та збільшенню її однорідності, проте не призвела до помітних змін фазового складу. При цьому, варто відзначити, що в інтерметаліді типу Al6Me основою стала виступати більш високотемпературна сполука Al23V4. Формування інтерметаліду системи Al-Ni-Cu за даних умов могло б відповідати утворенню сполуки з формулою Al2(Ni,Cu)3. Фаза Mg2Si для даного зразку виділилась у складі евтектики (Mg2Si+Si).
Наукова новизна. Показано підхід до виготовлення середньоентропійних багатокомпонентних сплавів методом плавки в печі опору. Показано вплив швидкості охолодження на фазоутворення в сплаві Al-Mg-Si-V-Cr-Mn-Fe-Ni-Cu.
Практична цінність. Розроблено підхід до отримання середньоентропійних сплавів із недефіцитних компонентів та зниженою температурою плавлення, що спрощує їх синтез. Отримані результати можуть бути використані для подальших досліджень високоентропійних та середньоентропійних сплавів.
Посилання
Miracle, D. B., & Senkov, O. N. (2017). A critical review of high entropy alloys and related concepts. Acta Materialia, 122, 448–511. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.081
Yeh, J. W. (2006). Recent progress in high-entropy alloys. Annales de Chimie Science des Matériaux, 31, 633–648. http://dx.doi.org/10.3166/acsm.31.633-648
Gao, M. C. (2016). Design of high-entropy alloys. In High-Entropy Alloy: Fundamentals and Applications (pp. 369–398). Springer International Publishing. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-27013-5_11
Pan, Q., Zhang, L., Feng, R., Lu, Q., An, K., Chuang, A. C., et al. (2021). Gradient cell–structured high-entropy alloy with exceptional strength and ductility. Science, 374, 984–989. https://doi.org/10.1126/science.abj8114
Zhu, C., Xu, L., Liu, M., Guo, M., & Wei, S. (2023). A review on improving mechanical properties of high entropy alloy: Interstitial atom doping. Journal of Materials Research and Technology, 24, 7832–7851. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.05.002
Liu, N., Ding, W., Wang, X. J., Mu, C., Du, J. J., & Liu, L. X. (2020). Microstructure evolution and phase formation of Fe25Ni25CoxMoy multi-principal-component alloys. Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, 51, 2990–2997. http://dx.doi.org/10.1007/s11661-020-05751-y
Wang, X. J., Xu, M., Liu, N., & Liu, L. X. (2021). The formation of sigma phase in the CoCrFeNi high-entropy alloys. Materials Research Express, 8. http://dx.doi.org/10.1088/2053-1591/ac0a5c
Zhu, M., Yao, L., Liu, Y., Zhang, M., Li, K., & Jian, Z. (2020). Microstructure evolution and mechanical properties of a novel CrNbTiZrAlx (0.25 ≤ x ≤ 1.25) eutectic refractory high-entropy alloy. Materials Letters, 272, 127869. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.153886.
Tsai, M. H., & Yeh, J. W. (2014). High-entropy alloys: A critical review. Materials Research Letters, 2, 107–123. http://dx.doi.org/10.1080/21663831.2014.912690
Yao, H. W., Qiao, J. W., Gao, M. C., Hawk, J. A., Ma, S. G., Zhou, H. F., et al. (2016). NbTaV-(Ti,W) refractory high-entropy alloys: Experiments and modeling. Materials Science and Engineering A, 674, 203–211. http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2016.07.102
Zhang, Y., Zhou, Y. J., Lin, J. P., Chen, G. L., & Liaw, P. K. (2008). Solid-solution phase formation rules for multi-component alloys. Advanced Engineering Materials, 10, 534–538. http://dx.doi.org/10.1002/adem.200700240
Sheng, G., & Liu, C. T. (2011). Phase stability in high entropy alloys: Formation of solid-solution phase or amorphous phase. Progress in Natural Science: Materials International, 21(6), 433–446. http://dx.doi.org/10.1016/S1002-0071(12)60080-X
Akinwekomi, A. D., & Akhtar, F. (2022). Bibliometric mapping of literature on high-entropy/multicomponent alloys and systematic review of emerging applications. Entropy, 24(3), 329. http://dx.doi.org/10.3390/e24030329
Tsai, M. H. (2016). Three strategies for the design of advanced high-entropy alloys. Entropy, 18(7), 252. http://dx.doi.org/10.3390/e18070252
Liu, J., Wang, X., Singh, A. P. et al. (2021). The evolution of intermetallic compounds in high-entropy alloys: From the secondary phase to the main phase. Materials, 14(17), 4951. http://dx.doi.org/10.3390/met11122054
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
