Покрытия из высокоэнтропийных сплавов FeCoCrNiMn и FeCoNiCrAl: структура и свойства
УДК 536.425:669.017
Аннотация
Высокоэнтропийные сплавы — новый класс материалов, состоящих из не менее 5 элементов в эквиатомном или близком к эквиатомному соотношению, что придает им необычные свойства. Покрытия из неэквиатомного высокоэнтропийного сплава Fe-Co-Cr-Ni-Mn и Fe-Co-Cr-Ni-Al были нанесены на подложку из сплава 5083 с использованием технологии проволочно-дугового аддитивного производства и холодного переноса металла. Структура, элементный состав, механические и трибологические свойства систем покрытие / подложка проанализированы с использованием современных методов физического материаловедения. Нанесение покрытий FeCoCrNiMn и FeCoNiCrAl ВЭС на поверхность сплава 5083 сопровождалось формированием градиентов элементного состава и механических свойств. На границе покрытие / подложка сформировался переходный слой толщиной до 450 мкм. Исследован градиент элементного состава переходного слоя и выявлен высокий уровень химической однородности покрытия. Наблюдалось легирование покрытия элементами подложки. Легирование подложки элементами покрытия сопровождается в слое толщиной до 500 мкм немонотонным изменением элементного состава.
Скачивания
Metrics
Литература
Yeh J.W Alloy design strategies and future trends in high-entropy alloys // JOM. 2013. Vol. 65. https://doi.org/10.1007/ s11837-013-0761-6
Yeh J.W. Recent progress in highentropy alloys // Annales de Chimie: Science des Materiaux. 2006. Vol. 31. No. 6. DOI:10.3166/acsm.31.633-648
Li Z., Zhao S., Ritchie R.O., Meyers M.A. Mechanical properties of highentropy alloys with emphasis on facecentered cubic alloys // Progress in Materials Science. 2019. Vol. 102. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2018.12.003
Yeh J.W., Chen S.K., Lin S.J., Gan J.Y., Chin T.S., Shun T.T., Tsau C.H., Chang S.Y. Nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: Novel alloy design concepts and out-comes // Advanced Engineering Materials. 2004. Vol. 6. No. 5. https://doi.org/10.1002/adem.200300567
Zhang Y., Yang X., Liaw P.K. Alloy design and properties optimization of high-entropy alloys // JOM. 2012. Vol. 64. No. 7. https://doi.org/10.1007/s11837-012-0366-5
Zhang L.S., Ma G.-L., Fu L.-C., Tian J.-Y. Recent progress in high-entropy alloys // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 631-632. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ AMR.631-632.227
Zhang Y., Zuo T.T., Tang, Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., Lu Z.P. Microstructures and properties of highentropy alloys // Progress in Mater. Sci. 2014. Vol. 61. https:// doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.10.001
Gali A., George E.P. Tensile properties of high- and medium-entropy alloys // Intermetallics. 2013. Vol. 39. https:// doi.org/10.1016/j.intermet.2013.03.018
Qiao J.W, Ma S.G., Huang E.W., Chuang C.P., Liaw P.K., Zhang Y. Micro structural characteristics and mechanical behaviors of AlCoCrFeNi high-entropy alloys at ambient and cryogenic temperature // Materials Science Forum. 2011. Vol. 688. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.688.419
Wu Z., Bei H., Pharr G.M., George E.P. Temperature dependence of the mechanical properties of equiatomic solid solution alloys with face-centered cubic crystal structures // Acta Materialia. 2014. Vol. 81. https://doi.org/10.1016/j. actamat.2014.08.026
Schuh B., MendezMartin F., Volker B., George E.P., Clemens H., Pippan R., Hohenwarter A. Mechanical properties, microstructure and thermal stability of a nanocrystalline CoCrFeMnNi highentropy alloy after severe plastic deformation // Acta Materialia. 2015. Vol. 96. https://doi.org/10.1016/j. actamat.2015.06.025
Li Z., Tasan C.C., Springer H., Gault B., Raabe D. Interstitial atoms enable joint twinning and transformation induced plasticity in strong and ductile highe ntropy alloys // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. https://doi.org/10.1038/ srep40704
Xiao L.L., Zheng Z.Q., Guo S.W., Huang P., Wang F. Ultrastrong nanostructured CrMnFeCoNi high entropy alloys // Materials and Design. 2020. Vol. 194. https://doi.org/10.1016/j. matdes.2020.108895
Coury F.G., Kaufman M., Clarke A.J. Solid-solution strengthening in refractory high entropy alloys // Acta Materialia. 2019. Vol. 175. https://doi.org/10.1016/j. actamat.2019.06.006
Ikeda Y., Tanaka I., Neugebauer J., Kormann F. Impact of interstitial C on phase stability and stackingfault energy of the CrMnFeCoNi highentropy alloy // Physical Review Materials. 2019. Vol. 3. No. 11. https://doi.org/10.1103/ PhysRevMaterials.3.113603
Laplanche G., Kostka A., Horst O.M., Eggeler G., George E.P. Microstructure evolution and critical stress for twinning in the CrMnFeCoNi highentropy alloy // Acta Materialia. 2016. Vol. 118. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.038
Gromov VE., Konovalov S.V, Ivanov Yu.F., Osintsev K.A. Structure and properties of high entropy alloys. Springer, 2021.
Pogrebnyak A.D., Bagdasaryan A.A., Yakushchenko I.V, Beresnev V.M. Structure and properties of high-entropy alloys and nitride coatings based on them // Russian Chemical Reviews. 2014. Vol. 83. No. 11. https://doi.org/10.1070/ RCR4407
Firstov S.A., Gorban V.F., Andreev A.O., Krapivka N.A. Superhard coatings from high-entropy alloys // Science and innovations. 2013. Vol. 9. No. 5.
Osintsev K.A., Konovalov S.V., Gromov V.E., Panchenko I.A., Ivanov Yu.F. Microstructural and mechanical characterisation of non-equiatomic Al2.1Co0.3Cr0.5FeNi2.1 high-entropy alloy fabricated via wire-arc additive manufacturing // Philosophical Magazine Letters. 2021. Vol. 101. No. 9. https://doi.org/10.1080/09500839.2021.1936257
Osintsev K.A., Konovalov S.V, Glezer A.M., Gromov VE., Ivanov Y.F., Panchenko I.A., Sundeev R.V. Research on the structure of Al2.1Co0.3Cr0.5FeNi2.1 high-entropy alloy at submicro- and nano-scale levels // Materials Letters. 2021. Vol. 294. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2021.129717
Copyright (c) 2023 Сичжан Чень, Юрий Федорович Иванов , Виктор Евгеньевич Громов , Михаил Олегович Ефимов , Сергей Васильевич Коновалов , Виталий Владиславович Шляров
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
