Виктор Евгеньевич Громов, д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Viktor E. Gromov, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Head of the Chair of Science named after V.M. Finkel’
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Сергей Валерьевич Коновалов, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой технологии металлов и авиационного материаловедения, Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева; главный научный сотрудник Управления научных исследований, Сибирский государственный индустриальный университет
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Россия, 443086, Самара, Московское шоссе, 34
Sergei V. Konovalov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Head of the Chair of Metals Technology and Aviation Materials, Samara National Research University; Chief Researcher of Department of Scientific Researches, Siberian State Industrial University
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
34 Moskovskoe Route, Samara 443086, Russian Federation
Юлия Андреевна Шлярова, аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля, научный сотрудник лаборатории электронной микроскопии и обработки изображений
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Yuliya A. Shlyarova, Postgraduate of the Chair of Science named after V.M. Finkel’, Research Associate of the Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Михаил Олегович Ефимов, инженер Управления научных исследований
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Michail O. Efimov, Engineer of Department of Scientific Research
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Ирина Алексеевна Панченко, к.т.н. заведующий лаборатории электронной микроскопии и обработки изображений
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Irina A. Panchenko, Cand. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Выполнен краткий анализ работ по изменению механических свойств высокоэнтропийного сплава (ВЭС) Cantor CoCrFeMnNi различными способами. Рассмотрено влияние легирования алюминием, ванадием, марганцем, титаном, кремнием, углеродом, медью на упрочнение ВЭС, полученного методами вакуумно-дуговой плавки, лазерной плавки, дуговой плавки и капельного литья, механического легирования с последующим плазменным спеканием, газового распыления с последующим ударно-волновым и статическим уплотнением. Показано, что добавки 2,5 % TiC и 5 % WC значительно улучшают предел прочности, но снижают относительное удлинение до разрушения. Влияние размера зерна в диапазоне 4,4 – 155 мкм заключается в увеличении предела прочности с уменьшением размера зерна. Понижение температуры увеличивает пределы прочности и текучести для зерен всех размеров. Интенсивная пластическая деформация, формирующая наноразмерные (~50 нм) зерна, значительно увеличивает предел прочности до 1950 МПа и твердость до 520 HV. Последующие изохронные и изотермические отжиги позволяют варьировать прочность и пластичность ВЭС. Формирование наноструктурно-фазовых состояний при ударном компостировании, механическом легировании и последующем искровом плазменном спекании значительно повышает предел прочности при комнатной температуре, сохраняя отличную пластичность (относительное удлинение примерно 28 %). В качестве одного из методов модифицирования механических свойств ВЭС авторами предложена электронно-пучковая обработка (ЭПО). Выполнен анализ деформационных кривых ВЭС, полученного по технологии проволочно-дугового аддитивного производства, после ЭПО с плотностью энергии пучка электронов 10 – 30 Дж/см2, высказаны и обоснованы предположения о причинах снижения прочностных и пластических характеристик. Проведен сравнительный анализ механических свойств ВЭС Cantor, полученных различными методами, и отмечены причины расхождения значений прочностных и пластических параметров.
The paper summarizes the research on the control of Cantor CoCrFeMnNi high-entropy alloy (HEA) mechanical properties. We studied the effects of alloying with aluminum, vanadium, manganese, titanium, silicon, carbon, and copper on the hardening of HEAs made by vacuum arc melting, laser melting, arc melting, drip casting, mechanical alloying with subsequent plasma sintering, gas sputtering followed by the shock wave and static compaction. It was shown that the addition of 2.5 % TiC and 5 % WC significantly improves the tensile strength, but reduces the elongation to failure. In the 4.4 – 155 µm grain size range, the tensile strength increases as the grain size decreases. The strength and yield limits for any grain size increase as the temperature decreases. Intensive plastic deformation forming nanoscale (~50 nm) grains significantly increases the tensile strength (up to 1,950 MPa) and hardness (up to 520 HV). The strength and ductility can be adjusted with subsequent isochronous and isothermal annealing. The formation of nanostructure phase states with shock compression, mechanical alloying, and subsequent spark plasma sintering significantly increase the tensile strength at room temperature while maintaining excellent plasticity (relative elongation ~28 %). We proposed electron-beam processing (EBP) to control the HEA mechanical properties. We analyzed the deformation curves for the HEA made by wire arc additive manufacturing after EBP at 10 – 30 J/cm2 electron beam energy density and made some assumptions about the reasons for the strength and ductility decrease. We also compared the mechanical properties of Cantor alloys made by various processes and found the reasons for the spread of the strength and ductility values.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.