• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2664-2441 (Online)
ISSN 2073-9583 (Print)

Механические свойства высокоэнтропийных AlCoFeCrVNi и AlCoFeCrVTi сплавов после спекания под давлением

Metalozn. obrobka met., 2019, vol. 25, 4(92), 4-12
https://doi.org/10.15407/mom2019.04.004

Юркова А.И., доктор технических наук, профессор, yurkova@iff.kpi.ua
Кушнир В.В, студент
Чернявский В.В., кандидат технических наук
Бирюкович Л.О., кандидат технических наук, доцент

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт им. И. Сикорского», Киев

УДК 620.22:620.187.22:534.442.3
Скачать: PDF

Резюме

В работе приведены результаты исследования комплекса механических характеристик (микротвердости, характеристики пластичности, предела текучести и упругости) высокоэнтропийных AlCoFeCrVNi и AlCoFeCrVTi сплавов, полученных механическим легированием и последующим спеканием под давлением. После механического легирования порошковых смесей исходных компонентов формируются наноструктурные сплавы, которые состоят в основном из ОЦК твердого раствора, незначительного количества ГЦК твердого раствора, а также карбида вольфрама в виде мелких частиц, образовавшихся в результате намола. После спекания под давлением 5 ГПа при температуре 800 °С сплавы содержат твердые растворы с ОЦК и ГЦК структурой и незначительное количество карбида WC, однако преобладающей фазой в обоих сплавах является ГЦК твердый раствор. механические характеристики сплавов определяли в условиях микроиндентирования при статическом вдавливании. Микротвердость HV и характеристику пластичности dН рассчитывали по результатам измерений отпечатков, полученных пирамидой Виккерса. Границу текучести ss и границу упругости sе определяли по кривым «напряжение-деформация», которые строили с применением комплекта трехгранных инденторов с различными углами заточки. После спекания под давлением сплавы имеют высокие характеристики прочности благодаря эффектам твердорозчинного упрочнения, сильного искажения кристаллической решетки и дисперсионного упрочнения частицами карбида вольфрама. Микротвердость AlCoFeCrVNi и AlCoFeCrVTi сплавов составляет 11,7 ГПа и 13,7 ГПа, а предел текучести 3,45 ГПа и 4,1 ГПа, соответственно. Добавление Ti  вместо Ni способствует повышению прочностных характеристик сплава.
Ключевые словаспекания, давление, високоэнтальпийные сплавы, механические свойства, модуль Юнга.

Литература

  1. Murty B.S., Yeh J.-W., Ranganathan S., Bhattacharjee P.P. High-Entropy Alloys, 2nd Edition. – Amsterdam: Elsevie, – 2019. – 388 p.
    https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816067-1.00009-6
  2. Gao M. C., Yeh J.-W., Liaw P. K., Zhang Y. High-Entropy Alloys. Fundamentals and Applications. Elsevier, 2015. – 516 p.
    https://doi.org/10.1007/978-3-319-27013-5
  3. Miracle D.B., Senkov O.N. A critical review of high entropy alloys and related concepts // Acta Materialia. – 2017. – V.122. – P. 488–511.
    https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.081
  4. Ye Y.F., Wang Q., Lu J., Liu C.T., Yang Y. High-entropy alloys:  challenges  and prospects // Materials  Today. – 2016. – Vol. 19. – № 6. – Р. 349-362. 
    https://doi.org/10.1016/j.mattod.2015.11.026
  5. Alanemea K.K.,  Bodunrin M.O.,  Oke S.R. Processing,  alloy  composition  and  phase  transition effect  on  the  mechanical  and  corrosion  properties of  high  entropy  alloys:  a  review // Journal of Materials Research and Technology.  – 2016.  – Vol. 5, Issue 4. – P. 384-393.
    https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2016.03.004
  6. Tsai M.-H., Yeh J.-W. High-Entropy Alloys: A Critical Review // Materials Research Letters. – 2014. – V.2, № 3. – P. 107-123.
    https://doi.org/10.1080/21663831.2014.912690
  7. Vaidya M., Muralikrishna G. M., Murty B. S. High-entropy alloys by mechanical alloying: A review // Journal of Materials Research – 2019. V.35, No 5. – P. 664-686. 
    https://doi.org/10.1557/jmr.2019.37
  8. Sherif El-Eskandarany M. Mechanical alloying: nanotechnology, materials science and powder metallurgy. – Amsterdam: Elsevier, – 2015. – 348 p.
  9. Yurkova A.I., Chernyavsky V.V., Bolbut V., and et. al. Structure formation and mechanical properties of high-entropy AlCuNiFeCr alloy prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering // Journal of Alloys and Compounds. – 2019.  – V. 786. – P. 139-148.
    https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.01.341
  10. Yurkova A.I., Chernyavsky V.V., Gorban V.F. Structure and Mechanical Properties of High-Entropy AlCuNiFeTi and AlCuNiFeCr Alloys Produced by Mechanical Activation Followed by Pressure Sintering // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 2016. – Vol.  55, Issue 3. – Р. 152–163.
    https://doi.org/10.1007/s11106-016-9790-3
  11. Чернявський В.В., Юркова О.І., Кушнір В.В., Степанов О.В. Високоентропійні AlCoFeCrVNi та AlCoFeCrVTi сплави, отримані механічним легуванням і наступним спіканням // Металознавство та обробка металів. – 2018. – № 4. – С. 35-42.
    https://doi.org/10.15407/mom2018.04.035
  12. Milman Yu.V. Plasticity Characteristic Obtained by Indentation // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2008. – Vol. 41. – P. 1-9.
    https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/7/074013
  13. Oliver W.C., Pharr G.M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments // J. Mater. Res. – 1992. – V.7, No.6. – P. 1564-1583.
    https://doi.org/10.1557/JMR.1992.1564
  14. Игнатович С.Р., Закиев И.М. Универсальный микро/нано-индентометр «Микрон-гамма» // Заводская лаборатория. – 2011. – Т. 77, № 1. – С. 61-67.
  15. Патент № 93248 Україна. МПК G01N 3/00, G01N 3/40. Спосіб визначення коефіцієнта Пуассона / Бякова O.В., Мільман Ю.В., Власов А.О.,  Юркова О.І. – № a200814568; заявл. 12.05.2009; опубл. 25.01.2011. Бюл № 2/2011, 4 с.
  16. Galanov B.A., Milman Yu.V., Chugunova S.I., Goncharova I.V. Investigation of mechanical properties of high-hardness materials by indentation // Superhard materials. – 1999. – No 3. – P. 23-35.
  17. Tabor D. The Hardness of  Metals. – Oxford: Clarendon Press, 2000. – 130 p.
  18. Yurkova A.I., Milman Yu.V., Byakova A.V. Structure and Mechanical Properties of Iron Subjected to Surface Severe Plastic Deformation by Attrition: II. Mechanical Properties of Nano and Submicrocrystalline Iron // Russian Metallurgy (Metally). –2010. – Vol. 2010, No. 4. – P. 258-263.
    https://doi.org/10.1134/S0036029510040026