CoCrFeNi mangrupakeun alloy kubik (fcc) luhur-éntropi luhur-éntropi (HEA)-dipuseurkeun raray-diulik ogé kalawan ductility alus teuing tapi kakuatan kawates.Fokus ulikan ieu dina ngaronjatkeun kasaimbangan kakuatan sarta ductility HEAs misalna ku nambahkeun jumlah béda SiC ngagunakeun métode lebur busur.Geus ditetepkeun yén ayana kromium dina dasar HEA ngabalukarkeun dékomposisi SiC nalika lebur.Ku kituna, interaksi karbon bébas jeung kromium ngabalukarkeun formasi in situ of kromium carbide, sedengkeun silikon bébas tetep dina leyuran dina basa HEA jeung/atawa interaksi jeung unsur nu ngawangun basa HEA pikeun ngabentuk silicida.Nalika kandungan SiC naek, fase mikrostruktur robah dina runtuyan ieu: fcc → fcc + eutektik → fcc + kromium carbide flakes → fcc + kromium carbide flakes + silicide → fcc + kromium carbide flakes + silicide + grafit bal / grafit flakes.Komposit anu dihasilkeun nunjukkeun rupa-rupa sipat mékanis anu lega pisan (kakuatan ngahasilkeun mimitian ti 277 MPa dina 60% perpanjangan dugi ka 2522 MPa dina 6% perpanjangan) dibandingkeun sareng alloy konvensional sareng alloy éntropi anu luhur.Sababaraha komposit éntropi luhur dimekarkeun némbongkeun kombinasi alus teuing tina sipat mékanis (kakuatan ngahasilkeun 1200 MPa, elongation 37%) jeung nempatan wewengkon saméméhna unattainable dina diagram stress-elongation ngahasilkeun.Salian manjang anu luar biasa, karasa sareng kakuatan ngahasilkeun komposit HEA aya dina kisaran anu sami sareng gelas logam bulk.Ku alatan éta, éta dipercaya yén ngembangkeun composites tinggi-éntropi bisa mantuan ngahontal kombinasi alus teuing sipat mékanis pikeun aplikasi struktural canggih.
Ngembangkeun alloy éntropi tinggi mangrupakeun konsép anyar ngajangjikeun dina metallurgy1,2.Alloy éntropi tinggi (HEA) geus ditémbongkeun dina sababaraha kasus kombinasi alus teuing tina sipat fisik jeung mékanis, kaasup stabilitas termal tinggi3,4 elongation superplastic5,6 résistansi kacapean7,8 résistansi korosi9,10,11, résistansi maké alus teuing12,13,14 ,15 jeung sipat tribological15 ,16,17 malah dina temperatures18,19,20,21,22 jeung mékanis dina suhu low23,24,25.Kombinasi alus teuing sipat mékanis dina HEA biasana attributed ka opat éfék utama, nyaéta éntropi konfigurasi tinggi26, distorsi kisi kuat27, difusi slow28 jeung éfék cocktail29.HEA biasana digolongkeun kana jinis FCC, BCC sareng HCP.FCC HEA ilaharna ngandung elemen transisi kayaning Co, Cr, Fe, Ni jeung Mn sarta némbongkeun ductility alus teuing (sanajan dina suhu low25) tapi kakuatan low.BCC HEA biasana diwangun ku elemen dénsitas luhur sapertos W, Mo, Nb, Ta, Ti sareng V sareng gaduh kakuatan anu luhur tapi daktilitasna rendah sareng kakuatan spésifik rendah30.
Modifikasi mikrostruktur HEA dumasar kana mesin, pamrosésan térmomékanis sareng tambihan elemen parantos ditalungtik pikeun kéngingkeun kombinasi anu pangsaéna tina sipat mékanis.CoCrFeMnNi FCC HEA ieu subjected ka deformasi palastik parna ku torsion-tekanan tinggi, nu ngabalukarkeun kanaékan signifikan dina karasa (520 HV) jeung kakuatan (1950 MPa), tapi ngembangkeun hiji microstructure nanocrystalline (~ 50 nm) ngajadikeun alloy brittle31 .Geus kapanggih yén incorporation of twinning ductility (TWIP) jeung transformasi ngainduksi plasticity (TRIP) kana CoCrFeMnNi HEAs confers hardenability gawé alus hasilna ductility tensile tinggi, sanajan di expense tina nilai kakuatan tensile sabenerna.Handap (1124 MPa) 32. Wangunan hiji microstructure layered (diwangun ku lapisan ipis cacad sarta inti undeformed) dina CoCrFeMnNi HEA maké shot peening nyababkeun kanaékan kakuatan, tapi pamutahiran ieu dugi ka kira 700 MPa33.Pikeun milarian bahan kalayan kombinasi kakuatan sareng daktilitas anu pangsaéna, pamekaran HEA multifase sareng HEA eutektik ngagunakeun tambahan unsur non-isoatomik ogé parantos ditalungtik34,35,36,37,38,39,40,41.Mémang, geus kapanggih yén sebaran finer tina fase teuas tur lemes dina eutectic tinggi-éntropi alloy bisa ngakibatkeun kombinasi rélatif hadé tina kakuatan sarta ductility35,38,42,43.
Sistem CoCrFeNi mangrupikeun paduan éntropi luhur FCC fase tunggal.Sistim ieu némbongkeun sipat hardening gawé gancang44 sarta ductility alus teuing45,46 dina duanana suhu lemah sareng luhur.Rupa-rupa usaha geus dilakukeun pikeun ngaronjatkeun kakuatan rélatif low (~300 MPa) 47,48 kaasup refinement séréal25, mikrostruktur hétérogén49, présipitasi50,51,52 sarta transformation-induced plasticity (TRIP)53.Perbaikan gandum tina matak raray-dipuseurkeun kubik HEA CoCrFeNi ku gambar tiis dina kaayaan parna ngaronjatkeun kakuatan ti ngeunaan 300 MPa47,48 mun 1,2 GPa25, tapi ngurangan leungitna ductility ti leuwih ti 60% ka 12,6%.Penambahan Al kana HEA CoCrFeNi nyababkeun formasi mikrostruktur hétérogén, anu ningkatkeun kakuatan ngahasilkeunna ka 786 MPa sareng manjangna relatifna sakitar 22%49.CoCrFeNi HEA ditambahkeun kalawan Ti sarta Al pikeun ngabentuk endapan, kukituna ngabentuk présipitasi strengthening, ngaronjatkeun kakuatan ngahasilkeun -na pikeun 645 MPa sarta elongation ka 39%51.Mékanisme TRIP (kubik berpusat raray → transformasi martensitik hexahedral) sareng kembar ningkatkeun kakuatan tensile CoCrFeNi HEA ka 841 MPa sareng elongasi dina istirahat ka 76%53.
Usaha ogé parantos dilakukeun pikeun nambihan tulangan keramik kana matriks kubik berpusat HEA pikeun ngembangkeun komposit éntropi anu luhur anu tiasa nunjukkeun kombinasi kakuatan sareng daktilitas anu langkung saé.Composites kalawan éntropi tinggi geus diolah ku vakum arc lebur44, alloying mékanis45,46,47,48,52,53, spark plasma sintering46,51,52, vakum panas pressing45, panas isostatic pressing47,48 sarta ngembangkeun aditif prosés manufaktur43, 50.Karbida, oksida sareng nitrida sapertos WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 sareng Y2O351 parantos dianggo salaku tulangan keramik dina pangwangunan komposit HEA.Milih matriks HEA sareng keramik anu leres penting pisan nalika ngarancang sareng ngembangkeun komposit HEA anu kuat sareng awét.Dina karya ieu, CoCrFeNi dipilih salaku bahan matriks.Rupa-rupa jumlah SiC anu ditambahkeun kana CoCrFeNi HEA sarta pangaruh maranéhanana dina mikrostruktur, komposisi fase, sarta sipat mékanis ditalungtik.
Logam-purity tinggi Co, Cr, Fe, sarta Ni (99,95 wt%) jeung bubuk SiC (purity 99%, ukuran -400 bolong) dina bentuk partikel SD dipaké salaku bahan baku pikeun kreasi komposit HEA.Komposisi isoatomic tina CoCrFeNi HEA munggaran disimpen dina kapang tambaga cai-tiis hemispherical, lajeng chamber ieu ngungsi ka 3 · 10-5 mbar.gas argon purity tinggi diwanohkeun pikeun ngahontal vakum diperlukeun pikeun lebur busur jeung éléktroda tungsten non-consumable.Ingot anu dihasilkeun dibalikkeun sareng dilebur lima kali pikeun mastikeun homogénitas anu saé.Komposit éntropi luhur tina rupa-rupa komposisi disiapkeun ku cara nambahkeun jumlah SiC anu tangtu kana tombol CoCrFeNi equiatomic anu dihasilkeun, anu dihomogénkeun deui ku inversi lima kali lipet sareng lebur dina unggal kasus.Tombol anu dibentuk tina komposit anu dihasilkeun dipotong nganggo EDM pikeun nguji sareng karakterisasi salajengna.Sampel pikeun studi mikrostruktur disusun dumasar kana metode métalogografi standar.Kahiji, sampel anu nalungtik maké mikroskop cahaya (Leica Microscope DM6M) jeung software Leica Image Analysis (LAS Phase Expert) pikeun analisis fase kuantitatif.Tilu gambar anu dicandak di daérah anu béda-béda kalayan legana sakitar 27,000 µm2 dipilih pikeun analisa fase.Studi mikrostruktur anu langkung rinci, kalebet analisis komposisi kimia sareng analisis distribusi unsur, dilaksanakeun dina mikroskop éléktron scanning (JEOL JSM-6490LA) anu dilengkepan sistem analisa spéktroskopi dispersif énergi (EDS).Karakterisasi struktur kristal komposit HEA dilaksanakeun nganggo sistem difraksi sinar-X (Bruker D2 phase shifter) nganggo sumber CuKα kalayan ukuran undak 0,04 °.Pangaruh parobahan mikrostruktur dina sipat mékanis komposit HEA diulik nganggo tés microhardness Vickers sareng tés komprési.Pikeun uji karasa, beban 500 N diterapkeun salila 15 s ngagunakeun sahenteuna 10 indentations per specimen.Tés komprési komposit HEA dina suhu kamar dilaksanakeun dina spésimén rectangular (7 mm × 3 mm × 3 mm) dina mesin uji universal Shimadzu 50KN (UTM) dina laju galur awal 0,001/s.
Komposit éntropi tinggi, anu salajengna disebut sampel S-1 nepi ka S-6, disiapkeun ku cara nambahkeun 3%, 6%, 9%, 12%, 15%, jeung 17% SiC (sadayana dumasar beurat%) kana matriks CoCrFeNi. .masing-masing.Sampel rujukan nu euweuh SiC ditambahkeun ieu salajengna disebut salaku sampel S-0.Mikrograf optik tina komposit HEA anu dikembangkeun dipidangkeun dina Gbr.1, dimana, kusabab tambahan sababaraha aditif, mikrostruktur fase tunggal CoCrFeNi HEA dirobih janten mikrostruktur anu diwangun ku sababaraha fase kalayan morfologi, ukuran, sareng distribusi anu béda.Jumlah SiC dina komposisi.Jumlah unggal fase ditangtukeun tina analisa gambar nganggo parangkat lunak LAS Phase Expert.Inset ka Gambar 1 (katuhu luhur) nembongkeun conto aréa pikeun analisis ieu, kitu ogé fraksi aréa pikeun tiap komponén fase.
Mikrograf optik tina komposit éntropi luhur dimekarkeun: (a) C-1, (b) C-2, (c) C-3, (d) C-4, (e) C-5 jeung (f) C- 6.Inset nembongkeun conto hasil analisis fase gambar dumasar-kontras ngagunakeun software LAS Phase Expert.
Ditémbongkeun saperti dina Gbr.1a, struktur mikro eutektik kabentuk antara volume matriks komposit C-1, dimana jumlah matriks sareng fase eutektik diperkirakeun masing-masing 87,9 ± 0,47% sareng 12,1% ± 0,51%.Dina komposit (C-2) ditémbongkeun dina Gbr. 1b, teu aya tanda-tanda réaksi eutektik salila solidification, sarta mikrostruktur lengkep béda ti komposit C-1 ditempo.Struktur mikro tina komposit C-2 kawilang alus sarta diwangun ku pelat ipis (karbida) sebaran seragam dina fase matriks (fcc).Fraksi volume matriks sareng karbida diperkirakeun masing-masing 72 ± 1,69% sareng 28 ± 1,69%.Salian matriks sareng karbida, fase anyar (silisida) kapanggih dina komposit C-3, sapertos anu dipidangkeun dina Gbr. 1c, dimana fraksi volume fase silisida, karbida, sareng matriks diperkirakeun sakitar 26,5% ± 0,41%, 25,9 ± 0,53, sareng 47,6 ± 0,34, masing-masing.Fase anyar séjén (grafit) ogé dititénan dina mikrostruktur komposit C-4;Jumlahna aya opat fase anu diidentifikasi.Fase grafit boga bentuk globular béda jeung kontras poék dina gambar optik sarta ngan hadir dina jumlah leutik (estimasi fraksi volume ngan ngeunaan 0,6 ± 0,30%).Dina komposit C-5 sareng C-6, ngan ukur tilu fase anu diidentifikasi, sareng fase grafit kontras poék dina komposit ieu muncul dina bentuk serpihan.Dibandingkeun sareng serpihan grafit dina Komposit S-5, serpihan grafit dina Komposit S-6 langkung lega, pondok, sareng langkung teratur.Kanaékan saluyu dina eusi grafit ogé dititénan tina 14,9 ± 0,85% dina komposit C-5 mun ngeunaan 17,4 ± 0,55% dina komposit C-6.
Pikeun nalungtik langkung rinci mikrostruktur sareng komposisi kimia unggal fase dina komposit HEA, sampel ditaliti nganggo SEM, sareng analisa titik EMF sareng pemetaan kimia ogé dilaksanakeun.Hasil pikeun komposit C-1 ditémbongkeun dina Gbr.2, dimana ayana campuran eutektik misahkeun wewengkon fase matrix utama jelas katempo.Peta kimia komposit C-1 ditémbongkeun dina Gbr. 2c, dimana eta bisa ditempo yén Co, Fe, Ni, sarta Si anu sebaran seragam dina fase matrix.Sanajan kitu, jumlah leutik Cr kapanggih dina fase matriks dibandingkeun elemen séjén tina HEA basa, nunjukkeun yen Cr diffused kaluar tina matriks.Komposisi fase eutektik bodas dina gambar SEM beunghar kromium sareng karbon, nunjukkeun yén éta kromium karbida.Henteuna partikel SiC diskrit dina mikrostruktur, digabungkeun sareng eusi kromium anu rendah dina matriks sareng ayana campuran eutektik anu ngandung fase anu beunghar kromium, nunjukkeun dékomposisi lengkep SiC nalika lebur.Salaku hasil dékomposisi SiC, silikon leyur dina fase matriks, sarta karbon bébas berinteraksi sareng kromium pikeun ngabentuk karbida kromium.Salaku bisa ditempo, ngan karbon ieu kualitatif ditangtukeun ku métode EMF, sarta formasi fase dikonfirmasi ku idéntifikasi puncak carbide ciri dina pola difraksi sinar-X.
(a) gambar SEM sampel S-1, (b) gambar enlarged, (c) peta unsur, (d) hasil EMF di lokasi dituduhkeun.
Analisis komposit C-2 dipidangkeun dina Gbr.3. Sarupa jeung penampilan dina mikroskop optik, ujian SEM wangsit struktur rupa diwangun ku ukur dua fase, ku ayana fase lamellar ipis disebarkeun merata sakuliah struktur.fase matriks, sarta henteu aya fase eutektik.Distribusi unsur sareng analisis titik EMF tina fase lamellar ngungkabkeun eusi Cr (konéng) sareng C (héjo) anu kawilang luhur dina fase ieu, anu nunjukkeun deui dékomposisi SiC nalika lebur sareng interaksi karbon anu dileupaskeun sareng pangaruh kromium. .Matriks VEA ngabentuk fase karbida lamellar.Sebaran unsur jeung analisis titik fase matrix némbongkeun yén lolobana kobalt, beusi, nikel jeung silikon aya dina fase matrix.
(a) gambar SEM sampel S-2, (b) gambar enlarged, (c) peta unsur, (d) hasil EMF di lokasi dituduhkeun.
Studi SEM tina komposit C-3 ngungkabkeun ayana fase anyar salian ti fase karbida sareng matriks.Peta unsur (Gbr. 4c) jeung analisis titik EMF (Gbr. 4d) némbongkeun yén fase anyar beunghar nikel, kobalt, jeung silikon.
(a) gambar SEM sampel S-3, (b) gambar enlarged, (c) peta unsur, (d) hasil EMF di lokasi dituduhkeun.
Hasil analisis SEM sareng EMF tina komposit C-4 dipidangkeun dina Gbr.5. Sajaba ti tilu fase observasi dina komposit C-3, ayana nodules grafit ogé kapanggih.Fraksi volume fase-euyeub silikon ogé leuwih luhur batan komposit C-3.
(a) gambar SEM sampel S-4, (b) gambar enlarged, (c) peta unsur, (d) hasil EMF di lokasi dituduhkeun.
Hasil spéktra SEM sareng EMF tina komposit S-5 sareng S-6 masing-masing dipidangkeun dina Gambar 1 sareng 2. 6 sareng 7.Salian sajumlah leutik spheres, ayana flakes grafit ogé katalungtik.Jumlah serpihan grafit sareng fraksi volume fase anu ngandung silikon dina komposit C-6 langkung ageung tibatan dina komposit C-5.
(a) gambar SEM sampel C-5, (b) view enlarged, (c) peta unsur, (d) hasil EMF di lokasi dituduhkeun.
(a) gambar SEM sampel S-6, (b) gambar enlarged, (c) peta unsur, (d) hasil EMF di lokasi dituduhkeun.
Karakterisasi struktur kristal komposit HEA ogé dilaksanakeun nganggo pangukuran XRD.Hasilna dipidangkeun dina Gambar 8. Dina pola difraksi tina dasar WEA (S-0), ngan puncak pakait jeung fase fcc nu katingali.Pola difraksi sinar-X tina komposit C-1, C-2, sareng C-3 ngungkabkeun ayana puncak tambahan anu pakait sareng kromium karbida (Cr7C3), sareng inténsitasna langkung handap pikeun conto C-3 sareng C-4, anu nunjukkeun. éta ogé kalawan EMF data pikeun sampel ieu.Puncak pakait jeung Co / Ni silicides dititénan pikeun sampel S-3 jeung S-4, deui konsisten jeung hasil pemetaan EDS ditémbongkeun dina Gambar 2 jeung 3. Ditémbongkeun saperti dina Gambar 3 jeung Gambar 4. 5 jeung S-6 puncak observasi. pakait jeung grafit.
Boh ciri mikrostruktural sareng kristalografi tina komposit anu dikembangkeun nunjukkeun dékomposisi tina SiC anu ditambah.Ieu alatan ayana kromium dina matrix VEA.Kromium miboga afinitas anu pohara kuat pikeun karbon 54,55 sarta diréaksikeun jeung karbon bébas pikeun ngabentuk karbida, sakumaha dituduhkeun ku panurunan observasi dina eusi kromium matriks.Si lolos kana fase fcc alatan disosiasi SiC56.Ku kituna, paningkatan dina tambahan SiC kana dasar HEA ngabalukarkeun kanaékan jumlah fase karbida jeung jumlah Si bébas dina mikrostruktur nu.Geus kapanggih yén tambahan Si ieu disimpen dina matriks dina konsentrasi low (dina composites S-1 jeung S-2), sedengkeun dina konsentrasi luhur (composites S-3 mun S-6) eta ngakibatkeun déposisi kobalt tambahan /.nikel silisida.Éntalpi baku formasi silisida Co jeung Ni, diala ku sintésis langsung kalorimétri suhu luhur, nyaéta -37,9 ± 2,0, -49,3 ± 1,3, -34,9 ± 1,1 kJ mol -1 pikeun Co2Si, CoSi jeung CoSi2, masing-masing, sedengkeun ieu nilaina nyaéta - 50,6 ± 1,7 sareng - 45,1 ± 1,4 kJ mol-157 pikeun Ni2Si sareng Ni5Si2, masing-masing.Nilai-nilai ieu langkung handap tina panas formasi SiC, nunjukkeun yén disosiasi SiC ngarah kana formasi silisida Co / Ni sacara energetically nguntungkeun.Dina komposit S-5 sareng S-6, aya silikon bébas tambahan, anu diserep saluareun formasi silisida.Silikon bébas ieu geus kapanggih nyumbang kana grafitisasi observasi dina steels konvensional58.
Sipat mékanis tina komposit bertulang keramik anu dikembangkeun dumasar kana HEA ditalungtik ku tés komprési sareng tés karasa.Kurva tegangan-galur tina komposit anu dikembangkeun dipidangkeun dina Gbr.9a, sarta dina Gambar 9b nembongkeun scatterplot antara kakuatan ngahasilkeun husus, kakuatan ngahasilkeun, karasa, sarta elongation tina komposit dimekarkeun.
(a) kurva galur compressive jeung (b) scatterplots némbongkeun tegangan ngahasilkeun husus, kakuatan ngahasilkeun, karasa jeung elongation.Catet yén ngan ukur spésimén S-0 dugi ka S-4 anu dipidangkeun, sabab spésimén S-5 sareng S-6 ngandung cacad tuang anu signifikan.
Saperti katempo dina Gbr.9, kakuatan ngahasilkeun ngaronjat tina 136 MPa pikeun base VES (C-0) kana 2522 MPa pikeun komposit C-4.Dibandingkeun jeung WPP dasar, komposit S-2 némbongkeun elongation pohara alus pikeun gagalna ngeunaan 37%, sarta ogé némbongkeun nilai kakuatan ngahasilkeun nyata leuwih luhur (1200 MPa).Kombinasi alus teuing tina kakuatan sarta ductility komposit ieu alatan perbaikan dina sakabéh mikrostruktur, kaasup sebaran seragam lamellae carbide rupa sakuliah mikrostruktur, nu diperkirakeun ngahambat gerakan dislokasi.Kakuatan ngahasilkeun komposit C-3 sareng C-4 masing-masing 1925 MPa sareng 2522 MPa.Kakuatan ngahasilkeun anu luhur ieu tiasa dijelaskeun ku fraksi volume anu luhur tina fase karbida semén sareng silisida.Sanajan kitu, ayana fase ieu ogé ngakibatkeun hiji elongation dina putus ngan 7%.Kurva tegangan-galur tina dasar komposit CoCrFeNi HEA (S-0) sareng S-1 nyaéta gilig, nunjukkeun aktivasina pangaruh kembar atanapi TRIP59,60.Dibandingkeun sampel S-1, kurva stress-galur sampel S-2 boga bentuk kerung dina galur ngeunaan 10,20%, nu hartina slip dislokasi normal nyaéta mode deformasi utama sampel dina kaayaan cacad ieu60,61 .Sanajan kitu, laju hardening dina spésimén ieu tetep luhur dina rentang galur badag, sarta dina galur luhur transisi ka convexity ogé katempo (sanajan teu bisa maréntah kaluar yén ieu alatan gagalna lubricated beban compressive).).Komposit C-3 sareng C-4 ngan ukur gaduh plastisitas terbatas kusabab ayana fraksi volume karbida sareng silisida anu langkung ageung dina struktur mikro.Tés komprési sampel komposit C-5 jeung C-6 teu dilaksanakeun alatan defects casting signifikan dina sampel komposit ieu (tingali Gbr. 10).
Stereomicrographs of casting defects (ditunjukkeun ku panah beureum) dina sampel composites C-5 jeung C-6.
Hasil tina ngukur karasa komposit VEA ditémbongkeun dina Gbr.9b.Dasar WEA boga karasa 130±5 HV, sarta sampel S-1, S-2, S-3 jeung S-4 boga nilai karasa 250±10 HV, 275±10 HV, 570±20 HV jeung 755±20 HV.Paningkatan karasa aya dina perjangjian anu saé sareng parobihan kakuatan ngahasilkeun anu dicandak tina tés komprési sareng dihubungkeun sareng paningkatan jumlah padet dina komposit.Kakuatan ngahasilkeun spésifik anu diitung dumasar kana komposisi target unggal sampel ogé dipidangkeun dina Gbr.9b.Sacara umum, kombinasi pangalusna kakuatan ngahasilkeun (1200 MPa), karasa (275 ± 10 HV), sarta elongation relatif ka gagal (~ 37%) observasi pikeun komposit C-2.
Ngabandingkeun kakuatan ngahasilkeun sarta elongation relatif komposit dimekarkeun kalawan bahan tina kelas béda ditémbongkeun dina Gbr. 11a.Composites dumasar kana CoCrFeNi dina ulikan ieu némbongkeun elongation tinggi dina sagala stress level62 dibikeun.Ogé bisa ditempo yén sipat komposit HEA dimekarkeun dina ulikan ieu perenahna di wewengkon saméméhna unoccupied tina plot kakuatan ngahasilkeun versus elongation.Sajaba ti éta, komposit dimekarkeun boga rupa-rupa kombinasi kakuatan (277 MPa, 1200 MPa, 1925 MPa jeung 2522 MPa) jeung elongation (> 60%, 37%, 7,3% jeung 6,19%).Kakuatan ngahasilkeun ogé faktor penting dina pilihan bahan pikeun aplikasi rékayasa canggih63,64.Dina hal ieu, komposit HEA tina penemuan ayeuna nunjukkeun kombinasi anu saé pikeun kakuatan ngahasilkeun sareng manjang.Ieu kusabab tambahan SiC dénsitas rendah nyababkeun komposit kalayan kakuatan ngahasilkeun spésifik anu luhur.Kakuatan ngahasilkeun husus sarta elongation of HEA composites aya dina rentang sarua salaku HEA FCC na refractory HEA, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 11b.Teu karasa jeung kakuatan ngahasilkeun komposit dimekarkeun dina rentang sarua jeung gelas logam masif65 (Gbr. 11c).Kacamata logam masif (BMS) dicirikeun ku karasa luhur sareng kakuatan ngahasilkeun, tapi elongasina diwatesan66,67.Tapi, karasa jeung kakuatan ngahasilkeun sababaraha komposit HEA dimekarkeun dina ulikan ieu ogé némbongkeun elongation signifikan.Ku kituna, ieu disimpulkeun yén composites dikembangkeun ku VEA gaduh unik tur ditéang-sanggeus kombinasi sipat mékanis pikeun sagala rupa aplikasi struktural.Kombinasi unik tina sipat mékanis ieu tiasa dijelaskeun ku dispersi seragam karbida keras anu dibentuk di situ dina matriks FCC HEA.Sanajan kitu, salaku bagian tina tujuan achieving kombinasi hadé tina kakuatan, parobahan microstructural hasilna tina tambahan fase keramik kudu taliti diajarkeun tur dikawasa pikeun nyegah casting defects, kayaning nu kapanggih dina S-5 jeung S-6 composites, jeung ductility.génder.
Hasil tina ulikan ieu dibandingkeun jeung rupa bahan struktural jeung HEAs: (a) elongation versus kakuatan ngahasilkeun62, (b) stress ngahasilkeun spésifik versus ductility63 jeung (c) kakuatan ngahasilkeun versus hardness65.
Mikrostruktur sareng sipat mékanis tina séri komposit HEA-keramik dumasar kana sistem HEA CoCrFeNi kalayan tambihan SiC parantos ditaliti sareng kacindekan ieu digambar:
composites alloy éntropi tinggi bisa hasil dimekarkeun ku nambahkeun SiC kana CoCrFeNi HEA ngagunakeun métode lebur busur.
SiC terurai salila lebur busur, ngarah kana formasi in situ fase carbide, silicide jeung grafit, ayana sarta fraksi volume gumantung kana jumlah SiC ditambahkeun kana base HEA.
Komposit HEA nunjukkeun seueur sipat mékanis anu saé, kalayan sipat anu digolongkeun kana daérah anu henteu dijajah sateuacana dina kakuatan ngahasilkeun versus plot elongasi.Kakuatan ngahasilkeun komposit HEA dijieun maké 6 wt% SiC éta leuwih ti dalapan kali tina basa HEA bari ngajaga 37% ductility.
Teu karasa jeung kakuatan ngahasilkeun komposit HEA aya dina rentang gelas logam bulk (BMG).
Papanggihan nunjukkeun yén komposit alloy éntropi tinggi ngagambarkeun pendekatan ngajangjikeun pikeun ngahontal kombinasi alus teuing sipat logam-mékanis pikeun aplikasi struktural canggih.
waktos pos: Jul-12-2023