CoCrFeNi aurpegi-zentratutako kubiko (fcc) entropia handiko aleazio (HEA) ongi aztertua da, harikortasun bikaina baina indar mugatua duena. Ikerketa honen ardatza horrelako HEAen erresistentziaren eta harikortasunaren oreka hobetzea da, SiC kantitate desberdinak gehituz arkua urtzeko metodoa erabiliz. HEA oinarrian kromoa egoteak urtzean SiC-aren deskonposizioa eragiten duela egiaztatu da. Horrela, karbono librearen kromoarekin elkarreraginak kromo karburoak in situ eratzea dakar, eta silizio libreak disoluzioan jarraitzen du HEA oinarrian eta/edo HEA oinarria osatzen duten elementuekin elkarreragin egiten du siliziuroak sortzeko. SiC edukia handitzen den heinean, mikroegitura-fasea sekuentzia honetan aldatzen da: fcc → fcc + eutektikoa → fcc + kromo karburo malutak → fcc + kromo karburo malutak + silizio → fcc + kromo karburo malutak + siliciuro + grafito bolak / grafito malutak. Ondorioz, konpositeek propietate mekanikoen sorta oso zabala dute (277 MPa-tik gorako luzapenaren %60tik gorako luzapenarekin 2522 MPa-rainoko 2522 MPa-rainoko luzapenarekin) ohiko aleazioekin eta entropia handiko aleazioekin alderatuta. Garatutako entropia altuko konposite batzuek propietate mekanikoen konbinazio bikaina erakusten dute (elaskortasun-indarra 1200 MPa, luzapena % 37) eta errendimendu-tentsio-luzapen diagraman aldez aurretik lortu ezin diren eskualdeak okupatzen dituzte. Luzapen nabarmenaz gain, HEA konpositeen gogortasuna eta eten-indarra betaurreko metaliko solteen tarte berean daude. Horregatik, uste da entropia handiko konpositeen garapenak egiturazko aplikazio aurreratuetarako propietate mekanikoen konbinazio bikaina lortzen lagun dezakeela.
Entropia handiko aleazioen garapena kontzeptu berri itxaropentsua da metalurgian1,2. Entropia handiko aleazioak (HEA) zenbait kasutan propietate fisiko eta mekanikoen konbinazio bikaina erakutsi dute, egonkortasun termiko handia barne3,4 luzapen superplastikoa5,6 nekearekiko erresistentzia7,8 korrosioarekiko erresistentzia9,10,11, higadura erresistentzia bikaina12,13,14 ,15 eta propietate tribologikoak15 ,16,17 nahiz eta tenperatura altuetan18,19,20,21,22 eta propietate mekanikoak tenperatura baxuetan23,24,25. HEAren propietate mekanikoen konbinazio bikaina lau efektu nagusiri egotzi ohi zaio, hau da, konfigurazio-entropia altua26, sarearen distortsio handia27, difusio motela28 eta koktel efektua29. HEAak FCC, BCC eta HCP mota gisa sailkatzen dira. FCC HEAk normalean Co, Cr, Fe, Ni eta Mn bezalako trantsizio-elementuak ditu eta harikortasun bikaina erakusten du (tenperatura baxuan ere25) baina indar baxua. BCC HEA normalean W, Mo, Nb, Ta, Ti eta V bezalako dentsitate handiko elementuz osatuta dago eta oso erresistentzia handia du baina harikortasun baxua eta indar espezifiko baxua30.
Mekanizazioan, prozesamendu termomekanikoan eta elementuen gehitzean oinarritutako HEAren mikroegitura-aldaketa ikertu da, propietate mekanikoen konbinazio onena lortzeko. CoCrFeMnNi FCC HEA presio handiko tortsioaren bidez deformazio plastiko larria jasaten da, eta horrek gogortasuna (520 HV) eta indarra (1950 MPa) nabarmen handitzen ditu, baina mikroegitura nanokristalino baten garapenak (~50 nm) aleazioa hauskorra egiten du31. . CoCrFeMnNi HEAetan senidetzearen harikortasuna (TWIP) eta eraldaketa induzitutako plastikotasuna (TRIP) txertatzeak lanaren gogorgarritasun ona ematen duela, eta ondorioz, trakzio-harrikortasun handia lortzen da, benetako trakzio-erresistentziaren balioen kaltetan bada ere. Behean (1124 MPa) 32. CoCrFeMnNi HEAn geruzazko mikroegitura bat (geruza deformatu mehe batez eta deformatu gabeko nukleo batez osatua) eratzeak indarra handitu zuen, baina hobekuntza hori 700 MPa ingurura mugatu zen33. Erresistentzia eta harikortasunaren konbinazio onena duten materialen bila, elementu ez-isoatomikoen gehiketak erabiliz HEA multifasikoen eta HEA eutektikoen garapena ere ikertu da34,35,36,37,38,39,40,41. Izan ere, aurkitu da entropia handiko aleazio eutektikoetan fase gogor eta bigunen banaketa finago batek indarra eta harikortasunaren konbinazio nahiko hobea ekar dezakeela35,38,42,43.
CoCrFeNi sistema oso aztertutako FCC entropia handiko aleazio monofasikoa da. Sistema honek lanaren gogortze propietate azkarrak44 eta harikortasun bikaina45,46 ditu tenperatura baxuetan zein altuetan. Hainbat saiakera egin dira bere indar nahiko baxua (~300 MPa)47,48 hobetzeko, aleen finketa25, mikroegitura heterogeneoa49, prezipitazioa50,51,52 eta eraldaketak eragindako plastikotasuna (TRIP)53 barne. Aurpegi-zentratutako HEA CoCrFeNi kubiko galdatuaren aleak baldintza gogorretan marrazketa hotzean erresistentzia handitzen du 300 MPa47,48tik 1,2 GPa25-ra, baina harikortasun-galera %60tik %12.6ra murrizten du. CoCrFeNi-ren HEAri Al gehitzeak mikroegitura heterogeneo bat eratu zuen, eta horrek bere etekin-indarra 786 MPa-ra igo zuen eta bere luzapen erlatiboa %22 ingurura49. CoCrFeNi HEA Ti eta Al gehitu zen prezipitazioak sortzeko, eta, ondorioz, prezipitazioaren indartzea sortu zen, bere etekin-indarra 645 MPa-ra eta luzapena %39ra handituz51. TRIP mekanismoak (aurpegi-zentratutako kubiko → hexaedriko eraldaketa martensitikoa) eta senidetzeak CoCrFeNi HEAren trakzio-ersistentzia 841 MPa-ra eta hausturako luzapena %76ra igo ziren53.
HEA aurpegia zentratutako matrize kubikoari zeramikazko errefortzua gehitzen ere saiatu dira, entropia handiko konposatuak garatzeko, indarra eta harikortasunaren konbinazio hobea izan dezaketenak. Entropia handiko konpositeak hutsean arku urtze bidez prozesatu dira44, aleazio mekanikoa45,46,47,48,52,53, txinparta-plasma sinterizatzea46,51,52, hutsean prentsa beroa45, prentsa isostatiko beroa47,48 eta fabrikazio gehigarriko prozesuen garapena43, 50. HEA konpositeen garapenean zeramikazko errefortzu gisa WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 eta Y2O351 bezalako karburoak, oxidoak eta nitruroak erabili dira. HEA matrize eta zeramika egokiak aukeratzea bereziki garrantzitsua da HEA konposatu sendo eta iraunkor bat diseinatzen eta garatzen denean. Lan honetan, CoCrFeNi aukeratu zen matrize-material gisa. CoCrFeNi HEAri SiC kantitate desberdinak gehitu zitzaizkion eta mikroegituran, faseen konposizioan eta propietate mekanikoetan duten eragina aztertu zen.
Garbitasun handiko metalak Co, Cr, Fe eta Ni (% 99,95 pisua) eta SiC hautsa (garbitasuna % 99, tamaina -400 sare) oinarrizko partikula moduan erabili ziren HEA konposatuak sortzeko lehengai gisa. CoCrFeNi HEAren konposizio isoatomikoa lehenik urez hoztutako kobrezko molde hemisferiko batean jarri zen, eta ondoren ganbera 3·10-5 mbar-ra ebakuatu zen. Garbitasun handiko argon gasa sartzen da kontsumitzen ez diren wolframio-elektrodoekin arkua urtzeko behar den hutsunea lortzeko. Lortutako lingoteak alderantzikatu eta bost aldiz berriro urtzen dira, homogeneotasun ona ziurtatzeko. Sortutako CoCrFeNi botoi ekiatomikoei SiC kopuru jakin bat gehituz hainbat konposiziotako entropia handiko konposatuak prestatu ziren, eta kasu bakoitzean bost aldiz inbertsioz eta berriro urtuz berriro homogeneizatu ziren. Lortutako konpositetik moldatutako botoia EDM erabiliz moztu zen proba eta karakterizazio gehiago egiteko. Mikroegituraren azterketarako laginak metodo metalografiko estandarren arabera prestatu ziren. Lehenik eta behin, laginak argi mikroskopio baten bidez (Leica Microscope DM6M) aztertu ziren Leica Image Analysis softwarearekin (LAS Phase Expert) fase kuantitatiboen analisirako. 27.000 µm2 inguruko azalera duten eremu ezberdinetan hartutako hiru irudi aukeratu ziren faseen analisirako. Mikroegiturazko azterketa zehatz gehiago, konposizio kimikoaren analisia eta elementuen banaketaren analisia barne, eskaneatzeko mikroskopio elektroniko batean (JEOL JSM-6490LA) energia dispertsioko espektroskopia (EDS) analisi sistema batekin hornitutakoa egin zen. HEA konpositearen kristal-egituraren karakterizazioa X izpien difrakzio-sistema baten bidez egin da (Bruker D2 phase shifter) 0,04°-ko urratseko CuKα iturri bat erabiliz. Mikroegitura-aldaketak HEA konpositeen propietate mekanikoetan duten eragina aztertu da Vickers-en mikrogogortasun-probak eta konpresio-probak erabiliz. Gogortasun-probarako, 15 s-ko 500 N-ko karga aplikatzen da ale bakoitzeko gutxienez 10 koska erabiliz. Giro-tenperaturan HEA konpositeen konpresio-probak laukizuzenetan (7 mm × 3 mm × 3 mm) Shimadzu 50KN saiakuntza-makina unibertsal batean (UTM) egin ziren 0,001/s-ko hasierako tentsio-abiaduran.
Entropia handiko konposatuak, aurrerantzean S-1etik S-6 laginak deitzen direnak, % 3, % 6, % 9, % 12, % 15 eta % 17 SiC (pisuaren arabera) CoCrFeNi matrize bati gehituta prestatu ziren. . hurrenez hurren. SiC gehitu ez zaion erreferentzia-lagina S-0 lagina deitzen zaio aurrerantzean. Garatutako HEA konpositeen mikrografiak optikoak erakusten dira. 1, non, hainbat gehigarri gehituta, CoCrFeNi HEAren mikroegitura monofasikoa morfologia, tamaina eta banaketa ezberdineko fase askoz osatutako mikroegitura bihurtu zen. SiC kantitatea konposizioan. Fase bakoitzaren zenbatekoa irudiaren analisitik zehaztu zen LAS Phase Expert softwarea erabiliz. 1. irudiko txertaketak (goiko eskuinekoa) analisi honetarako adibide-eremu bat erakusten du, baita fase-osagai bakoitzaren eremu-frakzioa ere.
Garatutako entropia handiko konpositeen mikrografia optikoak: (a) C-1, (b) C-2, (c) C-3, (d) C-4, (e) C-5 eta (f) C- 6. Txertaketak kontrastean oinarritutako irudi-fasearen analisiaren emaitzen adibide bat erakusten du LAS Phase Expert softwarea erabiliz.
irudian ikusten den bezala. 1a, C-1 konposatuaren matrize-bolumenen artean eratutako mikroegitura eutektikoa, non matrizearen eta fase eutektikoen kopurua 87,9 ± % 0,47 eta % 12,1 ± % 0,51 dela kalkulatzen den, hurrenez hurren. 1b irudian ageri den (C-2) konpositean, solidotzean ez dago erreakzio eutektiko baten zantzurik, eta C-1 konpositearen guztiz ezberdina den mikroegitura bat ikusten da. C-2 konpositearen mikroegitura nahiko fina da eta matrize fasean (fcc) uniformeki banatutako plaka mehez (karburoak) osatzen dute. Matrizearen eta karburoaren bolumen-frakzioak % 72 ± 1,69 eta % 28 ± 1,69koak dira, hurrenez hurren. Matrizeaz eta karburoz gain, fase berri bat (siliziroa) aurkitu zen C-3 konpositean, 1c. irudian ikusten den bezala, non silizio, karburo eta matrize fase horien bolumen-frakzioak % 26,5 ± % 26,5 inguru direla kalkulatzen den. %0,41, 25,9 ± 0,53 eta 47,6 ± 0,34, hurrenez hurren. Beste fase berri bat (grafitoa) ere ikusi zen C-4 konpositearen mikroegituran; guztira lau fase identifikatu ziren. Grafito faseak forma globularra du kontraste ilunarekin irudi optikoetan eta kopuru txikietan bakarrik dago (kalkulatutako bolumen-frakzioa %0,6 ± 0,30 ingurukoa da). C-5 eta C-6 konpositeetan, hiru fase baino ez ziren identifikatu, eta konposite hauetan grafito-fase kontraste iluna maluta moduan agertzen da. S-5 konposatuko grafito-malutekin alderatuta, S-6 konposatuaren grafito-malutak zabalagoak, laburragoak eta erregularragoak dira. Grafito-edukiari dagokion igoera ere ikusi zen C-5 konposatuan % 14,9 ± 0,85etik C-6 konpositean % 17,4 ± 0,55 ingurura.
HEA konposatean fase bakoitzaren mikroegitura zehatza eta konposizio kimikoa gehiago ikertzeko, laginak SEM erabiliz aztertu ziren, eta EMF puntuen analisia eta mapa kimikoa ere egin ziren. C-1 konposatuaren emaitzak irudian agertzen dira. 2, non argi ikusten den matrize-fase nagusiko eskualdeak bereizten dituzten nahaste eutektikoen presentzia. C-1 konposatuaren mapa kimikoa 2c irudian ageri da, non ikus daitekeen Co, Fe, Ni eta Si uniformeki banatuta daudela matrize fasean. Hala ere, matrize-fasean Cr-kopuru txiki bat aurkitu zen oinarri HEAko beste elementu batzuekin alderatuta, Cr matrizetik kanpo hedatu zela iradokiz. SEM irudiko fase eutektiko zuriaren konposizioa kromo eta karbono ugaria da, kromo karburoa dela adierazten du. Mikroegituran SiC partikula diskreturik ez egoteak, matrizean ikusitako kromo-eduki txikiarekin eta kromo-aberastutako faseak dituzten nahaste eutektikoen presentziarekin konbinatuta, SiC-aren deskonposizio osoa adierazten du urtzean. SiC-ren deskonposizioaren ondorioz, silizioa matrize-fasean disolbatzen da, eta karbono libreak kromoarekin elkarreragin egiten du kromo-karburoak sortzeko. Ikusten denez, karbonoa soilik zehazten zen kualitatiboki EMF metodoaren bidez, eta faseen eraketa X izpien difrakzio-ereduetan karburoen gailur ezaugarriak identifikatuz baieztatu zen.
(a) S-1 laginaren SEM irudia, (b) irudi handitua, (c) elementuen mapa, (d) EMF emaitzak adierazitako tokietan.
C-2 konposatuaren analisia irudian ageri da. 3. Mikroskopia optikoko itxuraren antzera, SEM azterketak bi fasez osatutako egitura fin bat agerian utzi zuen, egitura osoan uniformeki banatutako fase lamelar mehe baten presentziaz. matrize-fasea, eta ez dago fase eutektikorik. Fase lamelaren elementuen banaketa eta EMF puntuaren analisiak Cr (horia) eta C (berdea) eduki nahiko altua agerian utzi zuen fase honetan, eta horrek berriro adierazten du urtzean SiC-ren deskonposizioa eta askatutako karbonoaren elkarrekintza kromo efektuarekin. . VEA matrizeak karburo lamelar fasea osatzen du. Matrize-faseko elementuen banaketak eta puntu-analisiak erakutsi zuen kobaltoa, burdina, nikela eta silizioa matrize-fasean daudela.
(a) S-2 laginaren SEM irudia, (b) irudi handitua, (c) elementuen mapa, (d) EMF emaitzak adierazitako tokietan.
C-3 konpositeen SEM ikerketek agerian utzi zuten karburo eta matrize faseez gain fase berrien presentzia. Mapa elementalak (4c. irudia) eta EMF puntuen analisiak (4d. irudia) erakusten dute fase berria nikelen, kobaltoan eta silizioan aberatsa dela.
(a) S-3 laginaren SEM irudia, (b) irudi handitua, (c) elementuen mapa, (d) EMF emaitzak adierazitako tokietan.
C-4 konpositearen SEM eta EMF analisiaren emaitzak irudietan agertzen dira. 5. C-3 konpositean ikusitako hiru faseez gain, grafito-noduluen presentzia ere aurkitu da. Silizioan aberatsa den fasearen bolumen-frakzioa C-3 konpositearena baino handiagoa da.
(a) S-4 laginaren SEM irudia, (b) irudi handitua, (c) elementuen mapa, (d) EMF emaitzak adierazitako tokietan.
S-5 eta S-6 konpositeen SEM eta EMF espektroen emaitzak 1 eta 2. 6 eta 7 irudietan ageri dira, hurrenez hurren. Esfera kopuru txikiaz gain, grafito malutak ere antzeman ziren. C-6 konpositean grafito-maluta kopurua eta silizioa duen fasearen bolumen-frakzioa handiagoak dira C-5 konpositean baino.
(a) C-5 laginaren SEM irudia, (b) ikuspegi handitua, (c) mapa elementala, (d) EMF emaitzak adierazitako tokietan.
(a) S-6 laginaren SEM irudia, (b) irudi handitua, (c) elementuen mapa, (d) EMF emaitzak adierazitako tokietan.
HEA konpositeen kristal-egituraren karakterizazioa ere egin da XRD neurketak erabiliz. Emaitza 8. Irudian ageri da. WEA oinarriaren (S-0) difrakzio-ereduan, fcc faseari dagozkion gailurrak baino ez dira ikusten. C-1, C-2 eta C-3 konpositeen X izpien difrakzio-ereduek kromo karburoari dagozkion gailur gehigarrien presentzia agerian utzi zuten (Cr7C3), eta haien intentsitatea txikiagoa izan zen C-3 eta C-4 laginetan, eta horrek adierazten zuen. hori ere lagin hauentzako EMF datuekin. S-3 eta S-4 laginetarako Co/Ni siliziuroei dagozkien gailurrak ikusi ziren, berriro ere 2. eta 3. irudietan agertzen diren EDS mapaketaren emaitzekin bat. grafitoari dagokiona.
Garatutako konpositeen ezaugarri mikroegituralak zein kristalografikoak gehitutako SiC-aren deskonposizioa adierazi zuten. Hau VEA matrizean kromoaren presentzia dela eta. Kromoak 54,55 karbonoarekiko afinitate oso handia du eta karbono librearekin erreakzionatzen du karburoak sortzeko, matrizearen kromo-edukiaren jaitsierak adierazten duen moduan. Si fcc fasera pasatzen da SiC56 disoziazioaren ondorioz. Horrela, HEA oinarriari SiC gehitzeak karburo fasearen eta mikroegiturako Si askearen kantitatea handitzea ekarri zuen. Ikusi da Si gehigarri hori matrizean metatzen dela kontzentrazio baxuetan (S-1 eta S-2 konposatuetan), eta kontzentrazio handiagoetan (S-3tik S-6rako konpositeetan) kobalto-deposizio gehigarria eragiten duela/. nikel-siliziroa. Co eta Ni siliziuroen eraketa-entalpia estandarra, sintesi zuzeneko tenperatura altuko kalorimetria bidez lortutakoa, -37,9 ± 2,0, -49,3 ± 1,3, -34,9 ± 1,1 kJ mol -1 da Co2Si, CoSi eta CoSi2-rako, hurrenez hurren, eta hauek, hurrenez hurren. balioak – 50,6 ± 1,7 eta – 45,1 ± 1,4 dira kJ mol-157 Ni2Si eta Ni5Si2rentzat, hurrenez hurren. Balio hauek SiC-ren eraketa-beroa baino baxuagoak dira, eta Co/Ni siliziuroak eratzen dituen SiC-aren disoziazioa energetikoki aldekoa dela adierazten du. S-5 eta S-6 konpositeetan, silizio aske gehigarria zegoen, siziluroa eratzetik haratago xurgatu zena. Silizio aske honek ohiko altzairuetan ikusitako grafitizazioan laguntzen duela aurkitu da58.
HEAn oinarritutako zeramikazko indartutako konpositeen propietate mekanikoak konpresio-saiakuntzen eta gogortasun-probaren bidez ikertzen dira. Garatutako konpositeen tentsio-deformazio kurbak irudietan agertzen dira. 9a, eta 9b. Irudian, garatutako konpositeen eten-indar espezifikoen, erresistentziaren, gogortasunaren eta luzapenaren arteko sakabanatze grafikoa erakusten da.
(a) Deformazio-konpresio-kurbak eta (b) sakabanatze-diagramak, uzte-tentsio espezifikoa, ugalkortasun-indarra, gogortasuna eta luzapena erakusten dutenak. Kontuan izan S-0tik S-4rako aleak bakarrik erakusten direla, S-5 eta S-6 aleek galdaketa-akats nabarmenak dituztelako.
irudian ikusten den bezala. 9. erresistentzia 136 MPa-ko VES oinarrirako (C-0) 2522 MPa-ra igo zen C-4 konpositerako. Oinarrizko WPParekin alderatuta, S-2 konposatuak % 37 inguruko porrotaren luzapen oso ona erakutsi zuen, eta etekin-erresistentzia balioak nabarmen handiagoak ere erakutsi zituen (1200 MPa). Konposite honen indarraren eta harikortasunaren konbinazio bikaina mikroegitura orokorraren hobekuntzari zor zaio, mikroegitura osoan karburozko lamelen banaketa uniformea barne, dislokazio mugimendua galaraziko duela espero baita. C-3 eta C-4 konpositeen erresistentzia 1925 MPa eta 2522 MPa dira, hurrenez hurren. Etengabetasun-erresistentzia handi hauek karburo zementatuaren eta siziluroaren faseen bolumen handiko frakzioaren ondorioz azal daitezke. Dena den, fase hauek egoteak ere % 7ko hausturako luzapena eragin zuen. Oinarrizko CoCrFeNi HEA (S-0) eta S-1 konposatuen tentsio-tentsio kurbak ganbilak dira, senidetze efektuaren edo TRIP59,60 aktibazioa adierazten dutenak. S-1 laginarekin alderatuta, S-2 laginaren tentsio-deformazio kurbak % 10,20 inguruko tentsioarekin forma ahurra du, eta horrek esan nahi du dislokazioko irristadura normala dela deformazio egoera honetan laginaren deformazio-modu nagusia60,61. . Hala ere, ale honen gogortze-abiadura altua izaten jarraitzen du tentsio-tarte handi batean, eta tentsio handiagoetan ganbiltasunerako trantsizioa ere ikusten da (nahiz eta ezin den baztertu hau lubrifikatutako konpresio-kargaren porrotaren ondoriozkoa denik). ). C-3 eta C-4 konpositeek plastikotasun mugatua besterik ez dute, mikroegituran karburo eta siliziuroen bolumen handiagoko frakzioak daudelako. C-5 eta C-6 konpositeen laginen konpresio-probak ez ziren egin konpositeen lagin horietan galdaketa-akats nabarmenak zirela eta (ikus 10. irudia).
Galdaketa-akatsen estereomikrografiak (gezi gorriz adierazita) C-5 eta C-6 konpositeen laginetan.
VEA konpositeen gogortasuna neurtzearen emaitzak irudietan agertzen dira. 9b. WEA oinarriak 130±5 HV-ko gogortasuna du, eta S-1, S-2, S-3 eta S-4 laginek 250±10 HV, 275±10 HV, 570±20 HV eta 570±20 HV-ko gogortasun-balioak dituzte. 755±20 HV. Gogortasunaren igoera bat etorri zen konpresio saiakuntzetan lortutako eten-erresistentzia-aldaketarekin eta konpositearen solido-kopuruaren igoerarekin lotu zen. Lagin bakoitzaren xede-konposizioaren arabera kalkulatutako etekin-indarra espezifikoa ere agertzen da. 9b. Oro har, C-2 konpositean etekin-indarra (1200 MPa), gogortasuna (275 ± 10 HV) eta porrotarekiko luzapen erlatiboa (~% 37) konbinaziorik onena ikusten da.
Garatutako konpositearen etendura-erresistentzia eta luzapen erlatiboa klase ezberdinetako materialekin alderatzea 11a irudian ageri da. Ikerketa honetan CoCrFeNin oinarritutako konpositeek luzapen handia erakutsi zuten edozein tentsio mailatan62. Ikus daiteke, halaber, ikerketa honetan garatutako HEA konpositeen propietateak aldez aurretik okupatu gabeko eskualdean daudela ugaltze-indarra versus luzapenaren lursailean. Gainera, garatutako konpositeek erresistentzia (277 MPa, 1200 MPa, 1925 MPa eta 2522 MPa) eta luzapenaren (>% 60, % 37, % 7,3 eta % 6,19) konbinazio ugari dituzte. Eten-indarra ere faktore garrantzitsua da ingeniaritza aurreratuko aplikazioetarako materialen aukeraketan63,64. Zentzu honetan, asmakuntza honetako HEA konpositeek etekin-indarra eta luzapenaren konbinazio bikaina erakusten dute. Hau da, dentsitate baxuko SiC gehitzeak erresistentzia espezifiko handiko konpositeak sortzen dituelako. HEA konpositeen erresistentzia espezifikoa eta luzapena HEA FCC eta HEA erregogorraren tarte berean daude, 11b irudian ikusten den moduan. Garatutako konpositeen gogortasuna eta erresistentzia edalontzi metaliko masiboen tarte berean daude65 (11c. irudia). Betaurreko metaliko masiboek (BMS) gogortasun eta etekin-erresistentzia handia dute, baina haien luzapena mugatua da66,67. Dena den, ikerketa honetan garatutako HEA konposite batzuen gogortasunak eta etekin-erresistentziak ere luzapen handia erakutsi zuten. Horrela, ondorioztatu zen VEAk garatutako konpositeek egiturazko aplikazio ezberdinetarako propietate mekanikoen konbinazio berezia eta bilatua dutela. Propietate mekanikoen konbinazio berezi hau FCC HEA matrizean in situ eratutako karburo gogorren sakabanaketa uniformearen bidez azal daiteke. Hala ere, indarraren konbinazio hobea lortzeko helburuaren baitan, fase zeramikazkoak gehitzearen ondoriozko mikroegitura-aldaketak arreta handiz aztertu eta kontrolatu behar dira galdaketa-akatsak saihesteko, S-5 eta S-6 konpositeetan aurkitzen direnak esaterako, eta harikortasuna. generoa.
Azterketa honen emaitzak hainbat egiturazko material eta HEArekin alderatu dira: (a) luzapena versus isilune-erresistentzia62, (b) ulermen-tentsio espezifikoa versus harikortasuna63 eta (c) ulerkortasun-indarra versus gogortasuna65.
SiC gehituta HEA CoCrFeNi sisteman oinarritutako HEA-zeramika-konposite batzuen mikroegitura eta propietate mekanikoak aztertu dira eta ondorio hauek atera dira:
Entropia handiko aleazio-konpositeak arrakastaz garatu daitezke CoCrFeNi HEAri SiC gehituz arkua urtzeko metodoa erabiliz.
SiC arkua urtzean deskonposatzen da, eta in situ karburo, silizio eta grafito faseak sortzen dira, eta horien presentzia eta bolumen-frakzioa oinarri HEAri gehitutako SiC kantitatearen araberakoak dira.
HEA konpositeek propietate mekaniko bikain asko erakusten dituzte, aldez aurretik okupatu gabeko eremuetan erortzen diren propietateekin, etekin-erresistentzia eta luzapen-lursailean. % 6 pisuko SiC erabiliz egindako HEA konpositearen erresistentzia HEA oinarriarena baino zortzi aldiz handiagoa zen, % 37ko harikortasuna mantenduz.
HEA konpositeen gogortasuna eta erresistentzia metalezko beirak (BMG) barrutian daude.
Aurkikuntzak iradokitzen dute entropia handiko aleazio-konpositeek egitura-aplikazio aurreratuetarako metal-mekanikoen konbinazio bikaina lortzeko ikuspegi itxaropentsua dela.
Argitalpenaren ordua: 2023-07-12