Preview

Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Структура высокоэнтропийного сплава AlCoCrFeNi после деформации по схеме одноосного сжатия и термической обработки

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-10-736-746

Полный текст:

Аннотация

Изучены структура и свойства высокоэнтропийного сплава AlCoCrFeNi после литья, деформации в холодном состоянии и термической обработки. Слитки исследуемых сплавов получены методом аргонодугового переплава. С целью обеспечения гомогенного химического состава по объему слитка осуществлялся его восьмикратный переплав. Для проведения механических испытаний из слитков электроискровым методом вырезали цилиндрические образцы диаметром 5 мм и высотой 8 мм. В дальнейшем образцы подвергались одноосному сжатию на 5, 11 и 23 %. В ходе испытаний регистрировали кривые сжатия, на основании которых рассчитывали предел пропорциональности анализируемых сплавов. Согласно полученным результатам для сплава AlCoCrFeNi после литья характерно высокое (1262 ± 68 МПа) значение предела пропорциональности. Высокотемпературный отжиг и термические исследования проводили с использованием термогравиметрического анализатора. Термические исследования проводили в циклическом режиме (3 цикла, включающих нагрев до 1200 °C со скоростью 20 °C/мин) и охлаждение со скоростью 20 °C/мин). Высокотемпературный отжиг проводили при температуре 1200 °C в течение 5 ч. Выявлено, что высокотемпературный отжиг литых сплавов способствует гомогенизации материала и устраняет дендритные построения. Для исследуемого сплава характерна ограниченная пластичность, а межзеренные границы являются эффективными барьерами, препятствующими распространению трещин. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что пластическая деформация оказывает существенное влияние на характер развития релаксационных процессов при термической обработке деформированного материала. Повышение степени деформации материала сопровождается ускорением процессов залечивания дефектов кристаллического строения.

Об авторах

И. В. Иванов
Новосибирский государственный технический университет
Россия

Иванов Иван Владимирович - младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физико-химических технологий и функциональных материалов.

630073, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20.



К. И. Эмурлаев
Новосибирский государственный технический университет
Россия

Эмурлаев Кемал Исметович - младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физико-химических технологий и функциональных материалов.

630073, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20.



А. А. Руктуев
Новосибирский государственный технический университет
Россия

Руктуев Алексей Александрович – кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физико-химических технологий и функциональных материалов.

630073, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20.



А. Г. Тюрин
Новосибирский государственный технический университет
Россия

Тюрин Андрей Геннадьевич – кандидат технических наук, декан механико-технологического факультета.

630073, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20.



И. А. Батаев
Новосибирский государственный технический университет
Россия

Батаев Иван Анатольевич – доктор технических наук, заведующий научно-исследовательской лаборатории физико-химических технологий и функциональных материалов.

630073, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20.



Список литературы

1. Dai J.H., Li W., Song Y., Vitos L. Theoretical investigation of the phase stability and elastic properties of TiZrHfNb-based high entropy alloys // Materials and Design. 2019. Vol. 182. Article 108033. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108033

2. Zhang Y. High-Entropy Materials. A Brief Introduction. Springer, 2019. 159 p.

3. Feuerbacher M., Heidelmann M., Thomas C. Plastic deformation properties of Zr - Nb - Ti - Ta - Hf high-entropy alloys // Philosophical Magazine. Taylor and Francis. 2015. Vol. 95. No. 11. P. 1222-1233. https://doi.org/10.1080/14786435.2015.1028506

4. Ahmad A.S., Su Y., Liu S.Y., Stahl K., Wu Y.D., Hui X.D., Ru-ett U., Gutowski O, Glazyrin K., Liermann H.P., Franz H., Wang H., Wang D., Cao Q.P., Zhang D.X., Jiang J.Z. Structural stability of high entropy alloys under pressure and temperature // Journal of Applied Physics. 2017. Vol. 121. No. 23. Article 235901. https://doi.org/10.1063/1.4984796

5. Yu P.F., Zhang L.J., Ning J.L., Ma M.Z., Zhang X.Y., Li Y.C., Liaw P.K., Li G., Liu R.P. Pressure-induced phase transitions in HoDyYGdTb high-entropy alloy // Materials Letters. 2017. Vol. 196. P. 137-140. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.02.136

6. Dong W., Zhou Z., Zhang M., Ma Y., Yu P., Liaw P.K., Li G. Applications of high-pressure technology for high-entropy alloys: A review // Metals. 2019. Vol. 9. No. 8. Article 867. https://doi.org/10.3390/met9080867

7. Yusenko K.V., Riva S., Crichton W.A., Spektor K., Bykova E., Pakhomova A., Tudball A., Kupenko I., Rohrbach A., Klemme S., Mazzali F., Margadonna S., Lavery N.P., Brown S.G.R. High-pressure high-temperature tailoring of High Entropy Alloys for extreme environments // Journal of Alloys and Compounds. 2018. Vol. 738. P. 491-500. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.12.216

8. Zhang F.X., Zhao S., Jin K., Bei H., Popov D., Park C., Neue-feind J.C., Weber W.J., Zhang Y. Pressure-induced FCC to HCP phase transition in Ni-based high entropy solid solution alloys // Applied Physics Letters. 2017. Vol. 110. No. 1. Article 011902. https://doi.org/10.1063/1.4973627

9. Chen J., Li L., Weidner D., Vaughan M. Deformation experiments using synchrotron X-rays: In situ stress and strain measurements at high pressure and temperature // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2004. Vol. 143-144. P. 347-356. https://doi.org/10.1016/j.pepi.2003.09.021

10. Иванов Ю.Ф., Осинцев К.А., Громов В.Е., Коновалов С.В., Панченко И.А. Деформационное поведение высокоэнтропийного сплава системы Al - Co - Cr - Fe - Ni, изготовленного методом проволочно-дугового аддитивного производства // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 64. № 1. С. 68-74. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-1-68-74

11. Osintsev K.A., Konovalov S.V., Glezer A.M., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Panchenko I.A., Sundeev R.V. Research on the structure of Al2.1Co0.3Cr0.5FeNi2.1 high-entropy alloy at submicro- and nanoscale levels // Materials Letters. 2021. Vol. 294. Article 129717. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2021.129717

12. Wang W.R., Wang W.-L., Wang S.-C., Tsai Y.-C., Lai C.-H., Yeh J.-W. Effects of Al addition on the microstructure and mechanical property of AlxCoCrFeNi high-entropy alloys // Intermetallics. 2012. Vol. 26. P. 44-51. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2012.03.005

13. Wang W.R., Wang W.L., Yeh J.W. Phases, microstructure and mechanical properties of AlxCoCrFeNi high-entropy alloys at elevated temperatures // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 589. P. 143-152. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.11.084

14. Ma Y., Jiang B., Li C., Wang Q., Dong C., Liaw P.K., Xu F., Sun L. The BCC/B2 morphologies in AlxNiCoFeCr high-entropy alloys // Metals. 2017. Vol. 7. No. 2. Article 57. https://doi.org/10.3390/met7020057

15. Feuerbacher M. Dislocations and deformation microstructure in a B2-ordered Al28Co20Cr11Fe15Ni26 high-entropy alloy // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. No. 1. Article 29700. https://doi.org/10.1038/srep29700

16. Muralikrishna G.M., Esther A.C.M., Guruvidyathri K., Watermeyer P., Liebscher C., Kulkarni K., Wilde G., Divinski S.V., Murty B.S. Novel multicomponent B2-ordered aluminides: Compositional design, synthesis, characterization and thermal stability // Metals. 2020. Vol. 10. No. 11. Article 1411. https://doi.org/10.3390/met10111411

17. Nevskii S., Sarychev V., Konovalov S., Granovskii A., Gromov V. Formation mechanism of micro- and nanocrystalline surface layers in titanium and aluminum alloys in electron beam irradiation // Metals. 2020. Vol. 10. No. 10. Article 1399. https://doi.org/10.3390/met10101399

18. Rohila S., Mane R.B., Naskar S., Panigrahi B.B. Viscous flow assisted sintering of AlCoCrFeNi high entropy alloy powder // Materials Letters. 2019. Vol. 256. Article 126668. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.126668

19. Li D.Y., Zhang Y. The ultrahigh charpy impact toughness of forged AlxCoCrFeNi high entropy alloys at room and cryogenic temperatures // Intermetallics. 2016. Vol. 70. P. 24-28. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2015.11.002

20. Tang Z, Gao M.C., Diao H., Yang T., Liu J., Zuo T., Zhang Y., Lu Z., Cheng Y., Zhang Y., Dahmen K.A., Liaw P.K., Egami T. Aluminum alloying effects on lattice types, microstructures, and mechanical behavior of high-entropy alloys systems // JOM. 2013. Vol. 65. No. 12. P. 1848-1858. https://doi.org/10.1007/s11837-013-0776-z

21. Zhu J.M., Fu H.M., Zhang H.F., Wang A.M., Li H., Hu Z.Q. Microstructure and compressive properties of multiprincipal component AlCoCrFeNiCx alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2011. Vol. 509. No. 8. P. 3476-3480. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.10.047

22. Wang Y.P., Li B.S., Ren M.X., Yang C., Fu H.Z. Microstructure and compressive properties of AlCrFeCoNi high entropy alloy // Materials Science and Engineering: A. 2008. Vol. 491. No. 1-2. P. 154-158. https://doi.org/10.1016/j.msea.2008.01.064


Для цитирования:


Иванов И.В., Эмурлаев К.И., Руктуев А.А., Тюрин А.Г., Батаев И.А. Структура высокоэнтропийного сплава AlCoCrFeNi после деформации по схеме одноосного сжатия и термической обработки. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2021;64(10):736-746. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-10-736-746

For citation:


Ivanov I.V., Emurlaev K.I., Ruktuev A.A., Tyurin A.G., Bataev I.A. Structure of AlCoCrFeNi high-entropy alloy after uniaxial compression and heat treatment. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2021;64(10):736-746. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-10-736-746

Просмотров: 24


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)