Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

Влияние частиц γ′-фазы на механическое поведение и механизм деформации монокристаллов высокоэнтропийного сплава (CoCrFeNi)94Ti2Al4

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2021-3-84-90

Полный текст:

Аннотация

В последнее время интерес исследователей сфокусирован на новом классе гранецентрированных кубических решеток (ГЦК) высокоэнтропийных сплавов (ВЭС), благодаря их уникальным свойствам – высоким значениям коэффициента деформационного упрочнения, хорошей пластичности и вязкому разрушению при низких температурах испытания. Такое сочетание свойств в ГЦК ВЭС достигается в результате смешивания пяти и более элементов в равных атомных пропорциях. Из-за сильной температурной зависимости напряжений на пределе текучести σ0,1(Т), эти сплавы характеризуются низкими значениями σ0,1 при температуре выше комнатной, что сдерживает их практическое применение. Дисперсионное упрочнение является эффективным способом достижения высокой прочности и успешно применяется для упрочнения ГЦК ВЭС. В работе проведены исследования влияния старения при 923 К в течение 4 ч и при 1073 К в течение 18 и 30 ч на механическое поведение монокристаллов ГЦК (CoCrFeNi)94Ti2Al4 (ат. %) ВЭС, ориентированных вдоль [001] направления, при растяжении. Старение при 923 К в течение 4 ч и при 1073 К в течение 18 и 30 ч приводит к выделению частиц γ′-фазы, размер и объемная доля которых зависят от температуры и времени старения. Выделение частиц γ′-фазы приводит к росту напряжений на пределе текучести от 47 МПа (старение 923 К, 4 ч) до 226 МПа (старение 1073 К, 30 ч) относительно закаленных кристаллов при 296 К. Установлена зависимость коэффициента деформационного упрочнения, пластичности и максимального уровня напряжений до разрушения от термической обработки. Обсуждаются причины роста напряжений на пределе текучести и коэффициента деформационного упрочнения при выделении частиц γ′-фазы.

Об авторе

Анастасия Александровна Сараева
Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск (Россия)
Россия

аспирант кафедры физики металлов, инженер-исследователь лаборатории физики высокопрочных кристаллов



Список литературы

1. Yeh J.-W., Chen Y.-L., Lin S.-J., Chen S.-K. High-entropy alloys – a new era of exploration // Materials science forum. 2007. Vol. 560. P. 1–9.

2. Древаль Л.А., Агравал П.Г., Турчанин М.А. Высокоэнтропийные сплавы как материалы, имеющие в основе множество базовых элементов // Научный Вестник Донбасской государственной машиностроительной академии. 2014. Т. 32. № 1. С. 58–64.

3. Pickering E.J., Jones N.G. High-entropy alloys: a critical assessment of their founding principles and future prospects // International Materials Reviews. 2016. Vol. 61. № 3. P. 183–202.

4. Zhang Y., Zuo T.T., Tang Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., Lu Z.P. Microstructures and properties of high-entropy alloys // Progress in Materials Science. 2014. Vol. 61. P. 1–93.

5. Киреева И.В., Чумляков Ю.И. Пластическая деформация монокристаллов аустенитных нержавеющих сталей и ГЦК-высокоэнтропийных сплавов. Томск: НТЛ, 2018. 200 с.

6. Gali A., George E.P. Tensile Properties of high- and medium-entropy alloys // Intermetallics. 2013. Vol. 39. P. 74–78.

7. Astafurova E.G., Reunova K.A., Melnikov E.V., Panchenko M.Yu., Astafurov S.V., Maier G.G., Moskvina V.A. On the difference in carbon- and nitrogen-alloying of equiatomic FeMnCrNiCo high-entropy alloy // Materials Letters. 2020. Vol. 276. Article number 128183.

8. Klimova M., Shaysultanov D.G., Semeniuk A., Zherebtsov S., Salishchev G., Stepanov N. Effect of nitrogen on mechanical properties of CoCrFeMnNi high entropy alloy at room and cryogenic temperatures // Journal of alloys and compounds. 2020. Vol. 849. Article number 156633.

9. Zhou Y.J., Zhang Y., Wang Y.L., Chen G.L. Solid solution alloys of AlCoCrFeNiTix with excellent room-temperature mechanical properties // Applied Physics Letters. 2007. Vol. 90. № 18. Article number 181904.

10. Kireeva I.V., Chumlyakov Y.I., Pobedennaya Z.V., Vyrodova A.V., Saraeva A.A. High-strength behavior of the Al0.3CoCrFeNi high-entropy alloy single crystals // Metals. 2020. Vol. 10. № 9. P. 1–11.

11. He J.Y., Wang H., Huang H.L., Xu X.D., Chen M.W., Wu Y., Liu X.J., Nieh T.G., An K., Lu Z.P. A precipitation-hardened high-entropy alloy with outstanding tensile properties // Acta Materialia. 2016. Vol. 102. P. 187–196.

12. Kireeva I.V., Chumlyakov Yu.I., Pobedennaya Z.V., Vyrodova A.V. Effect of γ′-phase particles on the orientation and temperature dependence of the mechanical behaviour of Al0.3CoCrFeNi high entropy alloy single crystals // Materials Science and Engineering: A. 2020. Vol. 772. Article number 138772.

13. Otto F., Dlouhy A., Somsen Ch., Bei H., Eggeler G., George E.P. The influences of temperature and microstructure on the tensile properties of a CoCrFeMnNi high-entropy alloy // Acta Materialia. 2013. Vol. 61. № 15. P. 5743–5755.

14. Okamoto N.L., Fujimoto S., Kambara Y., Kawamura M., Chen Z.M.T., Matsunoshita H., Tanaka K., Inui H., George E.P. Size effect, critical resolved shear stress, stacking fault energy, and solid solution strengthening in the CrMnFeCoNi high-entropy alloy // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. Article number 35863.

15. Zhao Y.Y., Chen H.W., Lu Z.P., Nieh T.G. Thermal stability and coarsening of coherent particles in a precipitation-hardened (NiCoFeCr)94Ti2Al4 high-entropy alloy // Acta Materialia. 2018. Vol. 147. P. 184–194.

16. He J.Y., Wang H., Wu Y., Liu X.J., Mao H.H., Nieh T.G., Lu Z.P. Precipitation behavior and its effects on tensile properties of FeCoNiCr high-entropy alloys // Intermetallics. 2016. Vol. 79. P. 41–52.

17. Bönisch M., Wu Y., Sehitoglu H. Hardening by slip-twin and twin-twin interactions in FeMnNiCoCr // Acta Materialia. 2018. Vol. 153. P. 391–403.

18. Abuzaid W., Sehitoglu H. Critical resolved shear stress for slip and twin nucleation in single crystalline FeNiCoCrMn high entropy alloy // Materials Characterization. 2017. Vol. 129. P. 288–299.

19. Gwalani B., Soni V., Lee M., Mantri S.A., Ren Y., Banerjee R. Optimizing the coupled effects of Hall-Petch and precipitation strengthening in a Al0.3CoCrFeNi high entropy alloy // Materials & Design. 2017. Vol. 121. P. 254–260.

20. Nembach E. Particle Strengthening of Metals and Alloys. New York: Wiley, 1997. 285 p.

21. Kireeva I.V., Chumlyakov Y.I., Pobedennaya Z.V., Vyrodova A.V., Kuksgauzen I.V., Kuksgauzen D.A. Orientation and temperature dependence of a planar slip and twinning in single crystals of Al0.3CoCrFeNi high-entropy alloy // Materials Science and Engineering: A. 2018. Vol. 737. P. 47–60.


Рецензия

Для цитирования:


Сараева А.А. Влияние частиц γ′-фазы на механическое поведение и механизм деформации монокристаллов высокоэнтропийного сплава (CoCrFeNi)94Ti2Al4. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2021;(3):84-90. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2021-3-84-90

For citation:


Saraeva A.A. Effect of γ′-phase particles on the mechanical behavior and deformation mechanism of (CoCrFeNi)94Ti2Al4 high entropy alloy single crystals. Science Vector of Togliatti State University . 2021;(3):84-90. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2021-3-84-90

Просмотров: 221


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


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)