CoCrFeNi - бул эң жакшы ийкемдүүлүккө ээ, бирок чектелген күчкө ээ, жакшы изилденген бет-борбордук куб (fcc) жогорку энтропиялык эритме (HEA).Бул изилдөөнүн негизги багыты жаа эрүү ыкмасын колдонуу менен SiC ар кандай өлчөмдө кошуу аркылуу мындай HEAs бекемдик жана ийкемдүүлүк балансын жакшыртуу болуп саналат.Негизги ХЭАда хромдун болушу эрүү учурунда SiC ыдыратылышын шарттай тургандыгы аныкталган.Ошентип, эркин көмүртектин хром менен өз ара аракеттенүүсү хром карбиддеринин ордунда пайда болушуна алып келет, ал эми эркин кремний базалык HEAда эритмеде калат жана/же силициддерди пайда кылуу үчүн HEAнын негизин түзгөн элементтер менен өз ара аракеттенет.SiC курамы көбөйгөн сайын микроструктура фазасы төмөнкү ырааттуулукта өзгөрөт: fcc → fcc + эвтектикалык → fcc + хром карбидинин үлүштөрү → fcc + хром карбидинин үлүштөрү + силицид → fcc + хром карбидинин үлүштөрү + силицид + графит шарлары / графит кабыктары.Алынган композиттер кадимки эритмелерге жана жогорку энтропиялык эритмелерге салыштырмалуу механикалык касиеттердин өтө кеңири спектрин көрсөтөт (60%дан ашык узарууда 277 МПадан 6% узартууда 2522 МПага чейин).Иштелип чыккан жогорку энтропиялуу композиттердин кээ бирлери механикалык касиеттердин эң сонун айкалышын көрсөтөт (чыгаруунун күчү 1200 МПа, узундугу 37%) жана кирешелүүлүктүн стресс-узартуу диаграммасында мурда жетүүгө мүмкүн болбогон аймактарды ээлейт.Эң сонун узундуктан тышкары, HEA композиттеринин катуулугу жана түшүү күчү жапырт металлдык айнектер менен бирдей диапазондо.Ошондуктан, жогорку энтропиялуу композиттерди иштеп чыгуу өнүккөн структуралык колдонмолор үчүн механикалык касиеттердин эң сонун айкалышын камсыз кылууга жардам берет деп ишенишет.
Жогорку энтропиялуу эритмелерди иштеп чыгуу металлургияда келечектүү жаңы концепция болуп саналат1,2.Жогорку энтропиялык эритмелер (HEA) бир катар учурларда физикалык жана механикалык касиеттердин эң сонун айкалышын көрсөттү, анын ичинде жогорку термикалык туруктуулук3,4 суперпластикалык узартуу5,6 чарчоого туруктуулук7,8 коррозияга туруктуулук9,10,11, эң сонун эскирүүгө туруктуулук12,13,14 ,15 жана трибологиялык касиеттери15 ,16,17 жогорку температурада да18,19,20,21,22 жана төмөнкү температурада механикалык касиеттери23,24,25.HEAдагы механикалык касиеттердин эң сонун айкалышы адатта төрт негизги эффектке, атап айтканда, жогорку конфигурациялык энтропия26, тордун күчтүү бурмаланышы27, жай диффузия28 жана коктейл эффектиси29 менен түшүндүрүлөт.HEAs адатта FCC, BCC жана HCP түрлөрү катары классификацияланат.FCC HEA адатта Co, Cr, Fe, Ni жана Mn сыяктуу өткөөл элементтерди камтыйт жана эң сонун ийкемдүүлүктү (төмөнкү температурада25) көрсөтөт, бирок күчү аз.BCC HEA адатта W, Mo, Nb, Ta, Ti жана V сыяктуу жогорку тыгыздыктагы элементтерден турат жана өтө жогорку күчкө ээ, бирок ийкемдүүлүккө жана төмөн өзгөчө күчкө ээ30.
Механикалык касиеттердин эң жакшы айкалышын алуу үчүн механикалык иштетүүгө, термомеханикалык иштетүүгө жана элементтерди кошууга негизделген HEAнын микроструктуралык модификациясы изилденген.CoCrFeMnNi FCC HEA катуу пластикалык деформацияга дуушар болот, бул катуулуктун (520 HV) жана бекемдигинин (1950 МПа) олуттуу өсүшүнө алып келет, бирок нанокристаллдык микроструктуранын өнүгүшү (~50 нм) эритмени морт кылат31 .CoCrFeMnNi HEAларга эгиздөө ийкемдүүлүгүн (TWIP) жана трансформациядан келип чыккан пластикалыкты (TRIP) киргизүү иш жүзүндө бекемдиктин баалуулуктарынын эсебинен болсо да, жогорку чыңалуу ийкемдүүлүккө алып келген жакшы катууланууну камсыздай тургандыгы аныкталган.Төмөндө (1124 МПа) 32. CoCrFeMnNi HEAда атуу менен пилингди колдонуу менен катмарлуу микроструктуранын (ичке деформацияланган катмардан жана деформацияланбаган өзөктөн турат) пайда болушу күчтүн жогорулашына алып келди, бирок бул жакшыртуу болжол менен 700 МПа33 менен чектелген.Бекемдиктин жана ийкемдүүлүктүн эң жакшы айкалышы бар материалдарды издөөдө изоатомдук эмес элементтерди кошуу менен көп фазалуу ЖЭА жана эвтектикалык ЖЭА иштеп чыгуу да изилденген34,35,36,37,38,39,40,41.Чынында эле, эвтектикалык жогорку энтропиялуу эритмелерде катуу жана жумшак фазалардын жакшыраак бөлүштүрүлүшү күч менен ийкемдүүлүктүн салыштырмалуу жакшыраак айкалышына алып келери аныкталган.35,38,42,43.
CoCrFeNi системасы кеңири изилденген бир фазалуу FCC жогорку энтропиялык эритме болуп саналат.Бул система төмөнкү жана жогорку температурада тез иштөө касиеттерин44 жана эң сонун ийкемдүүлүктү45,46 көрсөтөт.Анын салыштырмалуу аз күчүн (~300 МПа)47,48 жакшыртууга ар кандай аракеттер жасалды, анын ичинде данды тазалоо25, гетерогендүү микроструктура49, жаан-чачындар50,51,52 жана трансформациядан келип чыккан пластикалык (TRIP)53.Катуу шарттарда муздак тартуу жолу менен куюлган бет-борбордук куб HEA CoCrFeNi данын тазалоо күчүн болжол менен 300 МПа47,48ден 1,2 GPa25ке чейин жогорулатат, бирок ийкемдүүлүктү жоготууну 60%тен 12,6%ке чейин азайтат.CoCrFeNiнин HEAга Alдын кошулушу гетерогендүү микроструктуранын пайда болушуна алып келди, бул анын түшүү күчүн 786 МПага чейин жана салыштырмалуу узартылышын болжол менен 22%49га чейин жогорулатты.CoCrFeNi HEA Ti жана Al менен кошулуп, чөкмөлөрдү түздү, ошону менен жаан-чачындын күчөшүн пайда кылып, анын түшүмдүүлүгүн 645 МПага чейин жана узартууну 39%51 чейин жогорулатты.TRIP механизми (бет борборлоштурулган куб → гексаэдрдик мартенситтик трансформация) жана эгиздөө CoCrFeNi HEAнын тартылуу күчүн 841 МПага жана узарууда узарууну 76%53ке чейин жогорулатты.
Ошондой эле күч менен ийкемдүүлүктүн жакшы айкалышын көрсөтө алган жогорку энтропиялуу композиттерди иштеп чыгуу үчүн HEA бетинин борборлоштурулган кубдук матрицасына керамикалык арматураны кошуу аракеттери жасалды.Жогорку энтропиялуу композиттер вакуумдук дога менен эритүү44, механикалык легирлөө45,46,47,48,52,53, учкун плазмасын агломерациялоо46,51,52, вакуумдук ысык пресстөө45, ысык изостатикалык пресстөө47,48 жана кошумчаларды өндүрүү процесстерин өнүктүрүү жолу менен иштетилген. 50.WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 жана Y2O351 сыяктуу карбиддер, оксиддер жана нитриддер HEA композиттерин иштеп чыгууда керамикалык арматура катары колдонулган.Туура HEA матрицасын жана керамиканы тандоо күчтүү жана бышык HEA композитин иштеп чыгууда жана иштеп чыгууда өзгөчө маанилүү.Бул иште CoCrFeNi матрицалык материал катары тандалган.CoCrFeNi HEAга ар кандай өлчөмдө SiC кошулган жана алардын микроструктурага, фазалык курамына жана механикалык касиеттерине тийгизген таасири изилденген.
HEA композиттерин түзүү үчүн чийки зат катары элементардык бөлүкчөлөр түрүндөгү жогорку таза металлдар Co, Cr, Fe, жана Ni (салмагы 99,95%) жана SiC порошок (тазалыгы 99%, өлчөмү -400 тор) колдонулган.CoCrFeNi HEA изоатомдук курамы биринчи жарым шар түрүндө суу менен муздатылган жез калыпка жайгаштырылган, андан кийин камера 3 · 10-5 мбар эвакуацияланган.Жогорку тазалыктагы аргон газы керектелбеген вольфрам электроддору менен жаа эритүү үчүн талап кылынган вакуумга жетүү үчүн киргизилет.Алынган куймалар жакшы бир тектүү болушу үчүн беш жолу тескери жана кайра эритилет.Алынган экватомдук CoCrFeNi кнопкаларына белгилүү өлчөмдө SiC кошуу жолу менен ар кандай составдагы жогорку энтропиялуу композиттер даярдалган, алар ар бир учурда беш эселенген инверсия жана кайра эритүү жолу менен кайра гомогендештирилген.Алынган композиттен калыптанган баскыч андан ары тестирлөө жана мүнөздөө үчүн EDM аркылуу кесилген.Микроструктуралык изилдөөлөр үчүн үлгүлөр стандарттык металлографиялык методдор боюнча даярдалган.Биринчиден, үлгүлөр сандык фазалык талдоо үчүн Leica Image Analysis (LAS Phase Expert) программалык камсыздоосу менен жарык микроскобу (Leica Microscope DM6M) аркылуу изилденди.Фазалык талдоо үчүн жалпы аянты болжол менен 27,000 мкм2 болгон ар кайсы аймактарда тартылган үч сүрөт тандалып алынган.Андан ары деталдуу микроструктуралык изилдөөлөр, анын ичинде химиялык составды талдоо жана элементтерди бөлүштүрүү талдоо, энергетикалык дисперсиялык спектроскопия (EDS) талдоо системасы менен жабдылган сканерлөөчү электрондук микроскопто (JEOL JSM-6490LA) жүргүзүлдү.HEA курамасынын кристаллдык структурасынын мүнөздөмөсү 0,04° кадам өлчөмү менен CuKα булагын колдонуу менен рентген нурларынын дифракциялык системасын (Брукер D2 фазасын алмаштыруучу) колдонуу менен аткарылды.Микроструктуралык өзгөрүүлөрдүн HEA композиттеринин механикалык касиеттерине тийгизген таасири Викерс микрокатуулугун жана кысуу сыноолорун колдонуу менен изилденген.Катуулугун текшерүү үчүн ар бир үлгүгө кеминде 10 чегинүүнү колдонуу менен 15 секунда 500 Н жүк колдонулат.Бөлмө температурасында HEA композиттеринин кысуу сыноолору тик бурчтуу үлгүлөр боюнча (7 мм × 3 мм × 3 мм) Shimadzu 50KN универсалдуу сыноочу машинасында (UTM) 0,001/с баштапкы штамм ылдамдыгы менен жүргүзүлдү.
Жогорку энтропиялуу композиттер, мындан ары S-1ден S-6га чейинки үлгүлөр деп аталат, CoCrFeNi матрицасына 3%, 6%, 9%, 12%, 15% жана 17% SiC (бардыгы салмагы боюнча%) кошуу менен даярдалган. .тиешелүү түрдө.Эч кандай SiC кошулбаган шилтеме үлгүсү мындан ары S-0 үлгүсү деп аталат.Иштелип чыккан HEA композиттеринин оптикалык микросүрөттөрү Fig.1, мында ар турдуу кошумчаларды кошуунун аркасында CoCrFeNi HEAнын бир фазалуу микроструктурасы түрдүү морфологиясы, өлчөмдөрү жана таралышы менен көптөгөн фазалардан турган микроструктурага айланган.курамындагы SiC өлчөмү.Ар бир фазанын көлөмү LAS Phase Expert программасын колдонуу менен сүрөт талдоосунан аныкталган.1-сүрөттөгү (жогорку оң жакта) бул талдоо үчүн мисал аянты, ошондой эле ар бир фазалык компонент үчүн аянттын үлүшү көрсөтүлгөн.
Иштелип чыккан жогорку энтропиялуу композиттердин оптикалык микросүрөттөрү: (а) C-1, (b) C-2, (c) C-3, (d) C-4, (e) C-5 жана (f) C- 6.Кыстарма LAS Phase Expert программасын колдонуу менен контрасттын негизинде сүрөт фазасынын анализинин натыйжаларынын мисалын көрсөтөт.
Сүрөттө көрсөтүлгөндөй.1а, эвтектикалык микроструктура С-1 композиттин матрицасынын көлөмдөрүнүн ортосунда түзүлгөн, мында матрица жана эвтектикалык фазалардын көлөмү тиешелүүлүгүнө жараша 87,9 ± 0,47% жана 12,1% ± 0,51% деп бааланат.1б-сүрөттө көрсөтүлгөн композитте (С-2) катуулануу учурунда эвтектикалык реакциянын белгилери байкалбайт жана С-1 композиттикинен такыр башкача микроструктура байкалат.С-2 композиттин микроструктурасы салыштырмалуу жакшы жана матрицалык фазада (fcc) бирдей таралган жука пластинкалардан (карбиддерден) турат.Матрицанын жана карбиддин көлөмдүк бөлүктөрү тиешелүүлүгүнө жараша 72 ± 1,69% жана 28 ± 1,69% деп бааланат.Матрицадан жана карбидден тышкары, 1c-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, С-3 композициясында жаңы фаза (силицид) табылган, мында мындай силицид, карбид жана матрицалык фазалардын көлөмдүк бөлүктөрү болжол менен 26,5% ± деп бааланган. 0,41%, 25,9 ± 0,53 жана 47,6 ± 0,34.С-4 композитинин микроструктурасында дагы бир жаңы фаза (графит) байкалды;жалпысынан төрт этап аныкталган.Графит фазасы оптикалык сүрөттөрдө караңгы контраст менен айкын глобулярдуу формага ээ жана аз өлчөмдө гана болот (болжолдуу көлөмдүк үлүшү болжол менен 0,6 ± 0,30% гана).С-5 жана С-6 композиттеринде үч гана фаза аныкталган жана бул композиттердеги караңгы контрасттуу графит фазасы кабыкча түрүндө көрүнөт.Композит S-5теги графит үлүштөрүнө салыштырмалуу S-6 Композиттеги графит үлүштөрү кененирээк, кыскараак жана регулярдуураак.Графиттин мазмунунун тиешелүү өсүшү да С-5 курамасында 14,9 ± 0,85% дан С-6 композициясында болжол менен 17,4 ± 0,55% га чейин байкалган.
HEA курамындагы ар бир фазанын деталдуу микроструктурасын жана химиялык курамын андан ары изилдөө үчүн үлгүлөр SEM аркылуу изилденди, ошондой эле EMF чекиттик анализи жана химиялык карта түзүлдү.Композиттик C-1 үчүн жыйынтыктар 2-сүрөттө көрсөтүлгөн.2, мында негизги матрица фазасынын аймактарын бөлүп турган эвтектикалык аралашмалардын болушу даана көрүнүп турат.Композит С-1 химиялык картасы 2в-сүрөттө көрсөтүлгөн, анда Co, Fe, Ni жана Si матрицалык фазада бирдей таралганын көрүүгө болот.Бирок, HEA базалык башка элементтерине салыштырмалуу матрицанын фазасында Cr аз санда табылган, бул Cr матрицадан таралган дегенди билдирет.SEM сүрөтүндөгү ак эвтектикалык фазанын курамы хром жана көмүртекке бай, бул хром карбиди экенин көрсөтүп турат.Микроструктурада дискреттүү SiC бөлүкчөлөрүнүн жоктугу, матрицадагы хромдун байкалган аздыгы жана хромго бай фазаларды камтыган эвтектикалык аралашмалардын болушу менен айкалышып, эрүү учурунда SiC толук ажыроосун көрсөтөт.SiC ажырашынын натыйжасында кремний матрицалык фазада эрийт, ал эми эркин көмүртек хром менен өз ара аракеттенип, хром карбиддерин пайда кылат.Көрүнүп тургандай, EMF методу менен көмүртек гана сапаттык жактан аныкталды, ал эми фазалык түзүлүш рентген нурларынын дифракциялык схемаларында мүнөздүү карбид чокуларын аныктоо менен ырасталды.
(а) S-1 үлгүсүнүн SEM сүрөтү, (б) чоңойтулган сүрөт, (в) элемент картасы, (г) көрсөтүлгөн жерлерде EMF натыйжалары.
Композиттик С-2 анализи 2-сүрөттө көрсөтүлгөн.3. Оптикалык микроскопиядагы көрүнүшкө окшоп, SEM изилдөө бүткүл структурага бирдей бөлүштүрүлгөн жука пластинкалуу фазанын катышуусу менен эки гана фазадан турган жакшы структураны аныктады.матрицалык фаза жана эвтектикалык фаза жок.Элементтердин бөлүштүрүлүшү жана ламеллярдык фазадагы EMF чекиттик анализи бул фазада Cr (сары) жана С (жашыл) салыштырмалуу жогорку мазмунду аныктады, бул дагы бир жолу эрүү учурунда SiCдин ажыроосун жана бөлүнүп чыккан көмүртектин хром эффектиси менен өз ара аракеттенүүсүн көрсөтөт. .VEA матрицасы пластиналык карбид фазасын түзөт.Элементтердин бөлүштүрүлүшү жана матрицалык фазанын чекиттик анализи кобальттын, темирдин, никельдин жана кремнийдин көбү матрицалык фазада бар экенин көрсөттү.
(а) S-2 үлгүсүнүн SEM сүрөтү, (б) чоңойтулган сүрөт, (в) элемент картасы, (г) көрсөтүлгөн жерлерде EMF натыйжалары.
С-3 композиттеринин SEM изилдөөлөрү карбиддик жана матрицалык фазалардан тышкары жаңы фазалардын бар экендигин аныктады.Элементардык карта (4в-сүрөт) жана EMF чекитинин анализи (4г-сүрөт) жаңы фаза никельге, кобальтка жана кремнийге бай экендигин көрсөтүп турат.
(а) S-3 үлгүсүнүн SEM сүрөтү, (б) чоңойтулган сүрөт, (в) элемент картасы, (г) көрсөтүлгөн жерлерде EMF натыйжалары.
C-4 курамасынын SEM жана EMF анализинин натыйжалары 1-сүрөттө көрсөтүлгөн.5. Композиттик С-3 байкалган үч фазадан тышкары, графит түйүндөрүнүн болушу да табылган.Кремнийге бай фазанын көлөмдүк үлүшү да С-3 композиттикинен жогору.
(а) S-4 үлгүсүнүн SEM сүрөтү, (б) чоңойтулган сүрөт, (в) элемент картасы, (г) көрсөтүлгөн жерлерде EMF натыйжалары.
S-5 жана S-6 композиттеринин SEM жана EMF спектрлеринин натыйжалары тиешелүүлүгүнө жараша 1 жана 2. 6 жана 7-сүрөттөрдө көрсөтүлгөн.Аз сандагы шарлардан тышкары графит үлүштөрү да байкалган.С-6 композициясындагы графит үлүштөрүнүн саны да, кремнийди камтыган фазасынын көлөмдүк үлүшү да С-5 композитине караганда көбүрөөк.
(а) C-5 үлгүсүнүн SEM сүрөтү, (б) чоңойтулган көрүнүш, (в) элементардык карта, (г) көрсөтүлгөн жерлерде EMF натыйжалары.
(а) S-6 үлгүсүнүн SEM сүрөтү, (б) чоңойтулган сүрөт, (в) элемент картасы, (г) көрсөтүлгөн жерлерде EMF натыйжалары.
ХЭА композиттеринин кристаллдык структурасынын мүнөздөмөсү да XRD өлчөөлөрү аркылуу аткарылган.Натыйжа 8-сүрөттө көрсөтүлгөн. WEA (S-0) базасынын дифракциялык схемасында fcc фазасына туура келген чокулар гана көрүнүп турат.С-1, С-2 жана С-3 композиттеринин рентген нурларынын дифракция схемалары хром карбидине (Cr7C3) туура келген кошумча чокулардын бар экендигин аныктады, ал эми алардын интенсивдүүлүгү С-3 жана С-4 үлгүлөрү үчүн төмөн болгон, бул ошондой эле бул үлгүлөр үчүн EMF маалыматтары менен.Co/Ni силициддерине туура келген чокулар S-3 жана S-4 үлгүлөрү үчүн байкалды, бул дагы 2 жана 3-сүрөттөрдө көрсөтүлгөн EDS картасынын натыйжаларына шайкеш келди. 3 жана 4-сүрөттө көрсөтүлгөндөй. 5 жана S-6 чокулары байкалды. графитке туура келет.
Иштелип чыккан композиттердин микроструктуралык жана кристаллографиялык мүнөздөмөлөрү кошулган SiCдин ажыроосун көрсөттү.Бул VEA матрицасында хромдун болушу менен шартталган.Хром 54,55 көмүртекке өтө күчтүү жакындыкка ээ жана эркин көмүртек менен реакцияга кирип, карбиддерди пайда кылат, муну матрицанын хром мазмунунун байкалган азайышы көрсөткөн.Si SiC56 диссоциациясынын эсебинен fcc фазасына өтөт.Ошентип, базалык HEAга SiC кошулушунун көбөйүшү микроструктурада карбид фазасынын жана бош Si өлчөмүнүн көбөйүшүнө алып келди.Бул кошумча Si аз концентрацияда (S-1 жана S-2 композиттеринде) матрицага жайгаштырылаары, ал эми жогорку концентрацияларда (S-3-S-6га чейинки композиттерде) кобальттын кошумча катмарланышына алып келери аныкталган.никель силициди.Тике синтез жогорку температурадагы калориметрия жолу менен алынган Co жана Ni силициддердин пайда болушунун стандарттуу энтальпиясы Co2Si, CoSi жана CoSi2 үчүн тиешелүүлүгүнө жараша -37,9 ± 2,0, -49,3 ± 1,3, -34,9 ± 1,1 кДж моль -1ди түзөт, ал эми булар маанилери - 50,6 ± 1,7 жана - Ni2Si жана Ni5Si2 үчүн 45,1 ± 1,4 кДж моль-157, тиешелүүлүгүнө жараша.Бул көрсөткүчтөр SiC түзүлүү жылуулугунан төмөн, бул Co/Ni силициддердин пайда болушуна алып баруучу SiC диссоциациясынын энергетикалык жактан жагымдуу экендигин көрсөтөт.S-5 жана S-6 композиттеринде кошумча эркин кремний болгон, ал кремнийдин пайда болушунан тышкары сиңген.Бул эркин кремний кадимки болоттордо байкалган графитизацияга салым кошоору аныкталган58.
HEA негизинде иштелип чыккан керамикалык арматураланган композиттердин механикалык касиеттери кысуу сыноолору жана катуулук сыноолору менен изилденет.Иштелип чыккан композиттердин стресс-деформация ийри сызыктары 2-сүрөттө көрсөтүлгөн.9а, ал эми 9б-сүрөттө иштелип чыккан композиттердин өзгөчө түшүмдүүлүгү, түшүү күчү, катуулугу жана узундугунун ортосундагы чачырандылык схемасы көрсөтүлгөн.
(а) Компрессивдүү деформациянын ийри сызыктары жана (б) спецификалык кирешелүүлүктүн чыңалуусун, түшүмдүн күчүн, катуулугун жана узундугун көрсөткөн чачыранды сызыктар.S-0дөн S-4кө чейинки үлгүлөр гана көрсөтүлгөнүн эске алыңыз, анткени S-5 жана S-6 үлгүлөрүндө куюунун олуттуу кемчиликтери бар.
Сүрөттө көрүнүп тургандай.9, кирешелүүлүгү базалык VES (C-0) үчүн 136 МПа чейин C-4 курама үчүн 2522 МПа чейин жогорулаган.Негизги WPP менен салыштырганда, S-2 курамасы бузулууга чейин 37% га чейин жакшы созулганын көрсөткөн, ошондой эле бир кыйла жогору кирешелүүлүктүн маанилерин (1200 МПа) көрсөткөн.Бул композиттин бекемдиги менен ийкемдүүлүгүнүн эң сонун айкалышы жалпы микроструктуранын жакшырышына, анын ичинде дислокация кыймылына тоскоол боло турган майда карбид ламеллаларынын микроструктура боюнча бирдей бөлүштүрүлүшүнө байланыштуу.C-3 жана C-4 композиттеринин кирешелүүлүгү тиешелүүлүгүнө жараша 1925 МПа жана 2522 МПа.Бул жогорку түшүмдүүлүк цементтелген карбид жана силицид фазаларынын жогорку көлөмдөгү үлүшү менен түшүндүрүүгө болот.Бирок, бул фазалардын болушу да 7% гана узарууда алып келди.CoCrFeNi HEA (S-0) жана S-1 базалык композиттеринин стресс-деформация ийри сызыктары томпок болуп, эгиздөө эффектинин же TRIP59,60 активдештирилгендигин көрсөтүп турат.S-1 үлгүсүнө салыштырмалуу, S-2 үлгүсүнүн чыңалуу-деформация ийри сызыгы болжол менен 10,20% штаммда ойгон формага ээ, бул нормалдуу дислокациянын тайгалактыгы бул деформацияланган абалда үлгүнүн негизги деформациялык режими экенин билдирет60,61 .Бирок, бул үлгүдөгү катуулануу ылдамдыгы чоң деформация диапазонунда жогору бойдон калууда жана жогорку штаммдарда томпоктуулукка өтүү да байкалат (бирок бул майланган кысуучу жүктөрдүн иштебей калышынан улам экенин жокко чыгарууга болбойт).).С-3 жана С-4 композиттери микроструктурасында карбиддердин жана силициддердин жогорку көлөмдүү фракцияларынын болушуна байланыштуу чектелген пластикалык касиетке ээ.С-5 жана С-6 композиттеринин үлгүлөрүн кысуу сыноолору композиттердин бул үлгүлөрүндө куюудагы олуттуу кемчиликтерден улам жүргүзүлгөн эмес (10-сүрөттү караңыз).
С-5 жана С-6 композиттеринин үлгүлөрүндөгү куюудагы кемчиликтердин стереомикрографтары (кызыл жебелер менен көрсөтүлгөн).
VEA композиттеринин катуулугун өлчөөнүн натыйжалары 1-сүрөттө көрсөтүлгөн.9б.WEA базасы 130±5 HV катуулугуна ээ, ал эми S-1, S-2, S-3 жана S-4 үлгүлөрүнүн катуулугу 250±10 HV, 275±10 HV, 570±20 HV жана 755±20 HV.Катуулуктун көбөйүшү кысуу сыноолорунун натыйжасында алынган кирешелүүлүктүн өзгөрүшүнө жакшы шайкеш келген жана композиттеги катуу заттардын санынын көбөйүшү менен байланышкан.Ар бир үлгүнүн максаттуу курамына негизделген эсептелген белгилүү бир кирешелүүлүк, ошондой эле сүрөттө көрсөтүлгөн.9б.Жалпысынан алганда, С-2 курамасы үчүн кирешелүүлүктүн эң жакшы айкалышы (1200 МПа), катуулуктун (275 ± 10 HV) жана бузулууга чейин салыштырмалуу узартылышынын (~ 37%) байкалган.
Ар кандай класстагы материалдар менен иштелип чыккан композиттин чыгымдылыгын жана салыштырмалуу узундугун салыштыруу 11а-сүрөттө көрсөтүлгөн.Бул изилдөөдө CoCrFeNi негизиндеги композиттер ар кандай стресс деңгээлинде жогорку узарууну көрсөттү62.Ошондой эле, бул изилдөөдө иштелип чыккан HEA композиттеринин касиеттери узундукка каршы түшүмдүн күчү участогунун мурда ээленбеген аймагында экенин көрүүгө болот.Мындан тышкары, иштелип чыккан композиттер бекемдиктин (277 МПа, 1200 МПа, 1925 МПа жана 2522 МПа) жана узартуунун (>60%, 37%, 7,3% жана 6,19%) айкалыштарынын кеңири спектрине ээ.Кирешелүүлүк да алдыңкы инженердик колдонмолор үчүн материалдарды тандоодо маанилүү фактор болуп саналат63,64.Бул жагынан алганда, ушул ойлоп табуунун HEA композиттери кирешелүүлүктүн жана узартуунун эң сонун айкалышын көрсөтөт.Себеби, тыгыздыгы аз SiC кошулганда жогорку өзгөчө түшүмдүүлүккө ээ композиттер пайда болот.11б-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, HEA композиттеринин өзгөчө кирешелүүлүгү жана узартылышы HEA FCC жана отко чыдамдуу HEA менен бирдей диапазондо.Иштелип чыккан композиттердин катуулугу жана агымдуулугу массивдик металлдык айнектердин диапазонунда65 (сүр. 11c).Массивдүү металлдык айнектер (БМС) жогорку катуулугу жана агымдуулугу менен мүнөздөлөт, бирок алардын узаруусу чектелүү66,67.Бирок, бул изилдөөдө иштелип чыккан кээ бир HEA композиттеринин катуулугу жана кирешелүүлүгү да олуттуу узартууну көрсөттү.Ошентип, VEA тарабынан иштелип чыккан композиттер ар кандай структуралык колдонмолор үчүн механикалык касиеттердин уникалдуу жана изделген айкалышы бар деген тыянакка келди.Механикалык касиеттердин бул уникалдуу айкалышы FCC HEA матрицасында жеринде пайда болгон катуу карбиддердин бирдей дисперсиясы менен түшүндүрүүгө болот.Бирок, күчтүн жакшыраак айкалышына жетишүү максатынын бир бөлүгү катары керамикалык фазаларды кошуудан келип чыккан микроструктуралык өзгөрүүлөрдү S-5 жана S-6 композиттеринде табылгандай куюудагы кемчиликтерди болтурбоо үчүн кылдат изилдеп, контролдоо керек. ийкемдүүлүк.жыныс.
Бул изилдөөнүн натыйжалары ар кандай структуралык материалдар жана HEAs менен салыштырылган: (а) узундукка каршы узундукка каршы 62, (б) ийкемдүүлүккө каршы спецификалык кирешелүүлүк стресске63 жана (в) ийкемдүүлүккө каршы катуулук65.
HEA CoCrFeNi системасынын негизинде SiC кошулган HEA-керамикалык композиттердин сериясынын микроструктурасы жана механикалык касиеттери изилденип, төмөнкүдөй жыйынтыктар чыгарылган:
Жогорку энтропиялуу эритмеден жасалган композиттерди дога менен эритүү ыкмасын колдонуу менен CoCrFeNi HEAга SiC кошуу менен ийгиликтүү иштеп чыгууга болот.
SiC догада эрүү учурунда ажырап, жеринде карбиддик, силициддик жана графиттик фазалардын пайда болушуна алып келет, алардын болушу жана көлөмдүк үлүшү HEA негизине кошулган SiC өлчөмүнө жараша болот.
HEA композиттери көптөгөн сонун механикалык касиеттерди көрсөтөт, алардын касиеттери узундукка каршы түшүмдүү күчү боюнча мурда ээлебеген жерлерге түшөт.6 wt% SiC колдонуу менен жасалган HEA курамасынын кирешелүүлүгү 37% ийкемдүүлүктү сактоо менен базалык HEAга караганда сегиз эседен ашык болгон.
HEA композиттеринин катуулугу жана түшүү күчү жапырт металлдык айнектердин (BMG) диапазонунда.
Жыйынтыктар жогорку энтропиялуу эритмеден жасалган композиттер өнүккөн структуралык колдонмолор үчүн металл-механикалык касиеттердин эң сонун айкалышын камсыз кылуу үчүн келечектүү ыкма экенин көрсөтүп турат.
Посттун убактысы: 12-июль 2023-ж