Structure and low-temperature micromechanical properties of as-cast and SPD-processed high-entropy Co25–xCr25Fe25Ni25Cx alloys

Автор(и)

  • A. V. Levenets National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology” of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv 61108, Ukraine
  • H. V. Rusakova B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv 61103, Ukraine
  • L. S. Fomenko B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv 61103, Ukraine
  • Yi Huang Department of Design and Engineering, Faculty of Science and Technology, Bournemouth University, Poole, Dorset BH12 5BB, UK
  • I. V. Kolodiy National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology” of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv 61108, Ukraine
  • R. L. Vasilenko National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology” of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv 61108, Ukraine
  • E. D. Tabachnikova B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv 61103, Ukraine
  • M. A. Tikhonovsky National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology” of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv 61108, Ukraine
  • T. G. Langdon Department of Mechanical Engineering, University of Southampton, Southampton SO17 1BJ, UK

DOI (Low Temperature Physics):


https://doi.org/10.1063/10.0011605

Ключові слова:

high-entropy alloys, carbon alloying, microstructure, microhardness, severe plastic deformation, deformation mechanisms.

Анотація

Досліджено вплив домішок вуглецю на структуру та механічні властивості високоентропійних сплавів Co25–xCr25Fe25Ni25Cx (x = 0, 1, 3, ат.%) у двох структурних станах, литому крупнозернистому (КЗ) та нанокристалічному (НК), отриманому інтенсивною пластичною деформацією (ІПД) ІПД здійснювалася методом крутіння під високим тиском при кімнатній температурі. Механічні властивості досліджено методом мікроіндентування в інтервалі температур Т = 77–300 К. Доведено, що в литому стані всі сплави мають дендритну мікроструктуру та неоднорідний розподіл елементів. При х = 0 та х = 1 дендрити збагачені залізом і нікелем, а міждендритні зони — хромом. При х = 3 у міждендритних зонах формується евтектика, яка складається з багатокомпонентної матриці та тонкодисперсних евтектичних дендритів карбіду М7С3, де М — переважно хром. Основна фаза в сплавах має ГЦК ґратку, при цьому розчинність вуглецю в ній складає близько 1 ат.%. ІПД призводить до ефективного подрібнення мікроструктури (розмір зон когерентного розсіяння складає близько 30–50 нм), збільшення густини дислокацій до 1–1,5∙1015 м–2 та зростання концентрації дефектів паку- вання. Мікротвердість КЗ сплавів при кімнатній температурі зі збільшенням концентрації вуглецю монотонно зростає, тоді як в НК сплавах максимум мікротвердості HV досягається при 1 ат.% вуглецю. Причиною такої аномальної поведінки мікротвердості НК сплавів є збільшення розміру зерна та зменшення густини дислокацій в сплаві з x = 3 у порівнянні зі сплавом з x = 1. При зниженні температури від кімнатної до температури рідкого азоту мікротвердість КЗ та НК сплавів зростає приблизно в 1,5–1,7 та 1,2–1,5 рази відповідно, що свідчить про термоактивований характер пластичної деформації під індентором. Отримані результати вказують на те, що основну роль у зміцненні КЗ сплавів Co25–xCr25Fe25Ni25Cx грають твердорозчинне та дисперсійне зміцнення, тоді як в НК сплавах зміцнення обумовлено зменшенням розміру зерна (згідно зі співвідношенням Холла–Петча) та збільшенням густини дислокацій (згідно зі співвідношенням Тейлора).

Downloads

Опубліковано

2022-05-25

Як цитувати

(1)
A. V. Levenets, H. V. Rusakova, L. S. Fomenko, Yi Huang, I. V. Kolodiy, R. L. Vasilenko, E. D. Tabachnikova, M. A. Tikhonovsky, and T. G. Langdon, Structure and low-temperature micromechanical properties of as-cast and SPD-processed high-entropy Co25–xCr25Fe25Ni25Cx alloys, Low Temp. Phys. 48, (2022) [Fiz. Nyzk. Temp. 48, 629-640, (2022)] DOI: https://doi.org/10.1063/10.0011605.

Номер

Розділ

Низькотемпеpатуpна фізика пластичності та міцності

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають

1 2 3 4 > >>