سيرامڪ-مضبوط HEA-بنياد composites نمائش جو هڪ بهترين ميلاپ مشيني ملڪيت.

CoCrFeNi هڪ چڱيءَ طرح اڀياس ڪيل منهن-مرڪز ڪيوبڪ (fcc) هاءِ-انٽراپي الائي (HEA) آهي جنهن ۾ شاندار نرمي آهي پر محدود طاقت. هن مطالعي جو ڌيان آرڪ پگھلڻ واري طريقي کي استعمال ڪندي SiC جي مختلف مقدار کي شامل ڪندي اهڙن HEAs جي طاقت ۽ استحڪام جي توازن کي بهتر ڪرڻ تي آهي. اهو قائم ڪيو ويو آهي ته بنيادي HEA ۾ ڪروميم جي موجودگي پگھلڻ دوران سي سي جي خراب ٿيڻ جو سبب بڻائيندو آهي. اهڙيءَ طرح، ڪروميم سان مفت ڪاربن جو تعامل ڪروميم ڪاربائڊز جي ٺهڻ جي حالت ۾ اچي ٿو، جڏهن ته آزاد سلڪون بيس HEA ۾ حل ۾ رهي ٿو ۽/يا انهن عناصر سان واسطو رکي ٿو جيڪي بنيادي HEA کي سليسائڊس ٺاهيندا آهن. جيئن ته SiC مواد وڌي ٿو، مائڪرو اسٽرڪچر جو مرحلو هيٺين ترتيب ۾ تبديل ٿئي ٿو: fcc → fcc + eutectic → fcc + ڪروميم ڪاربائيڊ فليڪس → fcc + ڪروميم ڪاربائيڊ فليڪس + سلائيسائيڊ → fcc + ڪروميم ڪاربائڊ فليڪس + سلائيسائيڊ + گريفائٽ بالز / گرافائٽ فلڪس. نتيجي ۾ پيدا ٿيندڙ مرکبات مشيني خاصيتن جي تمام وسيع رينج جي نمائش ڪن ٿا (277 MPa کان 60٪ کان وڌيڪ ويڪرائي تي 2522 MPa تائين 6٪ ڊگھائي تي پيداوار جي طاقت) روايتي الائيز ۽ اعلي اينٽراپي الائيز جي مقابلي ۾. ڪجھ اعليٰ اينٽراپي ڪمپوزائٽس تيار ڪيا ويا آھن ميڪانياتي خاصيتن جو ھڪ بھترين ميلاپ (پيداوار جي طاقت 1200 MPa، 37٪ ڊگھائي) ۽ اڳ ۾ حاصل نه ٿيندڙ علائقن تي قبضو ڪن ٿا پيداوار جي دٻاءُ-اوچائي ڊاگرام تي. قابل ذڪر ڊگھائي کان علاوه، HEA ڪمپوزائٽس جي سختي ۽ پيداوار جي طاقت ساڳي رينج ۾ آهن جيئن بلڪ دھاتي شيشي. تنهن ڪري، اهو يقين آهي ته اعلي-انٽروپي مرکبات جي ترقي ترقي يافته ساخت جي ايپليڪيشنن لاء ميڪيڪل ملڪيت جو هڪ بهترين ميلاپ حاصل ڪرڻ ۾ مدد ڪري سگهي ٿي.
اعلي اينٽراپي الائيز جي ترقي، ميٽالرجي 1,2 ۾ هڪ نئين تصور آهي. هاء اينٽراپي الائيز (HEA) ڪيترن ئي ڪيسن ۾ جسماني ۽ مشيني خاصيتن جو هڪ بهترين ميلاپ ڏيکاريو آهي، جنهن ۾ اعلي حرارتي استحڪام شامل آهن 3,4 سپر پلاسٽڪ ڊگهو 5,6 ٿڪڻ جي مزاحمت 7,8 سنکنرن جي مزاحمت 9,10,11، شاندار لباس مزاحمت 12,13,14 ,15 ۽ قبائلي ملڪيت 15 ,16,17 جيتوڻيڪ اعلي گرمي پد 18,19,20,21,22 ۽ گهٽ درجه حرارت تي مشيني خاصيتون 23,24,25. HEA ۾ ميڪيڪل پراپرٽيز جو بهترين ميلاپ عام طور تي چار مکيه اثرن سان منسوب ڪيو ويندو آهي، يعني هاءِ ڪنفيگريشنل اينٽروپي26، مضبوط ليٽيس ڊسٽورشن27، سست ڊفيوشن28 ۽ ڪاڪٽيل اثر29. HEAs عام طور تي FCC، BCC ۽ HCP جي قسمن ۾ ورهايل آھن. FCC HEA عام طور تي منتقلي عنصرن تي مشتمل آهي جهڙوڪ Co, Cr, Fe, Ni ۽ Mn ۽ ڏيکاري ٿو شاندار نرمي (جيتوڻيڪ گهٽ درجه حرارت 25 تي) پر گهٽ طاقت. BCC HEA عام طور تي اعلي کثافت جي عناصر تي مشتمل آهي جهڙوڪ W، Mo، Nb، Ta، Ti ۽ V ۽ تمام گهڻي طاقت آهي پر گهٽ نرمي ۽ گهٽ مخصوص طاقت30.
مشيني، Thermomechanical پروسيسنگ ۽ عناصر جي اضافي جي بنياد تي HEA جي microstructural تبديلي جي تحقيق ڪئي وئي آهي ميڪيڪل ملڪيت جي بهترين ميلاپ حاصل ڪرڻ لاء. CoCrFeMnNi FCC HEA تيز دٻاءُ واري ٽورسن جي ڪري سخت پلاسٽڪ جي خرابيءَ جو شڪار آهي، جنهن جي ڪري سختي (520 HV) ۽ طاقت (1950 MPa) ۾ اهم واڌارو ٿئي ٿو، پر نانوڪريسٽل لائن مائڪرو اسٽريچر (~ 50 nm) جي ترقي مصر کي ٿلهي بڻائي ٿي 31 . اهو معلوم ڪيو ويو آهي ته ٽوئننگ ڊڪٽيٽيٽي (TWIP) ۽ ٽرانسفارميشن انڊسڊ پلاسٽيٽيٽيٽي (TRIP) کي CoCrFeMnNi HEAs ۾ شامل ڪرڻ سٺي ڪم جي سختي جي تصديق ڪري ٿو جنهن جي نتيجي ۾ اعلي tensile ductility، جيتوڻيڪ حقيقي tensile طاقت جي قيمتن جي خرچ تي. هيٺيون (1124 MPa) 32. CoCrFeMnNi HEA ۾ هڪ پرت ٿيل مائڪرو اسٽرڪچر (جنهن ۾ هڪ پتلي خراب ٿيل پرت ۽ هڪ اڻ سڌريل ڪور شامل آهي) جي ٺهڻ جي نتيجي ۾ طاقت ۾ اضافو ٿيو، پر اهو سڌارو صرف 700 MPa33 تائين محدود هو. مواد جي ڳولا ۾ طاقت ۽ استحڪام جي بهترين ميلاپ سان، ملٽي فيز HEAs ۽ eutectic HEAs جي ترقي غير آئسوٽومڪ عناصر جي اضافو استعمال ڪندي پڻ تحقيق ڪئي وئي 34,35,36,37,38,39,40,41. درحقيقت، اهو معلوم ڪيو ويو آهي ته ايٽيڪڪ هاء-انٽروپي مصر ۾ سخت ۽ نرم مرحلن جي هڪ بهتر ورڇ، طاقت ۽ استحڪام 35,38,42,43 جي نسبتا بهتر ميلاپ جي اڳواڻي ڪري سگهي ٿي.
CoCrFeNi سسٽم هڪ وڏي پيماني تي اڀياس ٿيل واحد-مرحلي FCC هاء-انٽروپي مصر آهي. هي سسٽم تيز ڪم سخت ڪرڻ جي خاصيتن کي ڏيکاري ٿو 44 ۽ بهترين لچڪدار 45,46 ٻنهي گهٽ ۽ تيز گرمي پد تي. ان جي نسبتا گھٽ طاقت (~ 300 MPa) 47,48 کي بهتر ڪرڻ لاء مختلف ڪوششون ڪيون ويون آهن جن ۾ اناج جي ريفائنمينٽ25، هيٽروجنيئس مائڪرو اسٽريچر49، ورهاڱي 50,51,52 ۽ ٽرانسفارميشن انڊسڊ پلاسٽيٽي (TRIP)53 شامل آهن. سخت حالتن ۾ کولڊ ڊرائنگ ذريعي ڪاسٽ فِس سينٽرڊ ڪيوبڪ HEA CoCrFeNi جي گرين ريفائنمينٽ اٽڪل 300 MPa47.48 کان 1.2 GPa25 تائين طاقت وڌائي ٿي، پر 60٪ کان وڌيڪ 12.6٪ تائين گھٽتائي جي نقصان کي گھٽائي ٿي. CoCrFeNi جي HEA ۾ Al کي شامل ڪرڻ جي نتيجي ۾ هڪ heterogeneous microstructure جي ٺهڻ جي نتيجي ۾، جنهن جي پيداوار جي طاقت 786 MPa تائين وڌي وئي ۽ ان جي لاڳاپي جي ڊيگهه تقريبا 22٪ 49 تائين. CoCrFeNi HEA کي Ti ۽ Al سان شامل ڪيو ويو ورن ٺاهڻ لاءِ، ان ڪري ورن کي مضبوط ڪرڻ، ان جي پيداوار جي طاقت کي 645 MPa تائين وڌايو ۽ 39%51 تائين وڌايو ويو. TRIP ميڪانيزم (منهن-مرڪز ڪيوبڪ → هيڪسهڊرل مارٽينسيٽڪ ٽرانسفارميشن) ۽ ٽوئننگ CoCrFeNi HEA جي tensile طاقت کي 841 MPa تائين وڌايو ۽ وقفي تي 76%53 تائين وڌايو.
ڪوششون پڻ ڪيون ويون آھن سيرامڪ ريئنفورسمينٽ کي شامل ڪرڻ لاءِ ھاءِ اينٽروپي ڪمپوزائٽس کي ترقي ڪرڻ لاءِ HEA منھن جي مرڪز ڪعبي ميٽرڪس ۾ جيڪو طاقت ۽ نرمي جي بھترين ميلاپ جي نمائش ڪري سگھي ٿو. اعلي اينٽراپي سان گڏ مرکبات ويڪيوم آرڪ پگھلڻ 44، ميڪيڪل الائينگ 45،46،47،48،52،53، اسپارڪ پلازما sintering46،51،52، ويڪيوم گرم دٻائڻ 45، گرم اسوسٽٽڪ پريسنگ 47،48، 48،48،38،48،48،48،38،47،48،38،38،38،38،38، 20،00،000،000،000،000،000،000،000،000. 50. ڪاربائڊس، آڪسائيڊس ۽ نائٽرائڊس جهڙوڪ WC44، 45، 46، Al2O347، SiC48، TiC43، 49، TiN50 ۽ Y2O351 استعمال ڪيا ويا آهن سيرامڪ مضبوطي طور HEA ڪمپوزٽس جي ترقي ۾. صحيح HEA ميٽرڪس ۽ سيرامڪ چونڊڻ خاص طور تي اهم آهي جڏهن هڪ مضبوط ۽ پائيدار HEA جامع ڊيزائن ۽ ترقي ڪري ٿي. هن ڪم ۾، CoCrFeNi کي ميٽرڪس مواد طور چونڊيو ويو. CoCrFeNi HEA ۾ سي سي جي مختلف مقدار شامل ڪئي وئي ۽ مائڪرو اسٽرڪچر، مرحلي جي جوڙجڪ، ۽ ميخانياتي ملڪيت تي انهن جو اثر اڀياس ڪيو ويو.
اعليٰ پاڪائي واري ڌاتو Co, Cr, Fe, and Ni (99.95 wt %) ۽ SiC پائوڊر (Purity 99%, size-400 mesh) ابتدائي ذرات جي صورت ۾ HEA composites ٺاهڻ لاءِ خام مال طور استعمال ڪيا ويا. CoCrFeNi HEA جو isoatomic مجموعو پهريون ڀيرو هڪ اڌ گول واٽر-ڪولڊ ڪاپر مولڊ ۾ رکيو ويو، ۽ پوءِ چيمبر کي 3·10-5 mbar تي خالي ڪيو ويو. غير استعمال لائق ٽنگسٽن اليڪٽروڊس سان آرڪ پگھلڻ لاءِ گهربل ويڪيوم حاصل ڪرڻ لاءِ اعلي پاڪائي واري آرگن گيس متعارف ڪرايو ويو آهي. نتيجي ۾ نڪرندڙ انگن کي اُلٽ ڪيو وڃي ٿو ۽ پنج دفعا ياد ڪيو وڃي ٿو ته جيئن سٺي هڪجهڙائي کي يقيني بڻائي سگهجي. مختلف ڪمپوزيشن جا اعليٰ اينٽروپي ڪمپوزائٽ تيار ڪيا ويا سي سي جي هڪ خاص مقدار کي شامل ڪري نتيجي ۾ نڪرندڙ مساواتي CoCrFeNi بٽڻن، جن کي پنج گناه ڦيرائي ۽ هر صورت ۾ ريملٽنگ ذريعي ٻيهر هڪجهڙائي ڪئي وئي. نتيجي واري مجموعي مان ٺهيل بٽڻ EDM استعمال ڪندي وڌيڪ جاچ ۽ خاصيت لاءِ ڪٽيو ويو. microstructural مطالعي لاء نموني معياري metallographic طريقن جي مطابق تيار ڪيا ويا. پهريون، نمونن جي جانچ ڪئي وئي هڪ هلڪو خوردبيني (Leica Microscope DM6M) سافٽ ويئر لييڪا تصويري تجزيي (LAS فيز ماهر) سان گڏ مقداري مرحلن جي تجزيي لاءِ. ٽي تصويرون مختلف علائقن ۾ ورتيون ويون جن جي ڪل ايراضي تقريبن 27,000 µm2 جي مرحلي جي تجزيي لاءِ چونڊيا ويا. وڌيڪ تفصيلي مائڪرو اسٽرڪچرل اڀياس، بشمول ڪيميائي ساخت جي تجزيي ۽ عنصر جي ورڇ جو تجزيو، هڪ اسڪيننگ اليڪٽران خوردبيني (JEOL JSM-6490LA) تي ڪيو ويو، جيڪو توانائي جي منتشر اسپيڪٽروڪوپي (EDS) تجزيي سسٽم سان ليس آهي. HEA ڪمپوزٽ جي ڪرسٽل ڍانچي جي خاصيت X-ray diffraction سسٽم (Bruker D2 مرحلو شفٽر) استعمال ڪندي CuKα ذريعو استعمال ڪندي 0.04° جي قدم جي ماپ سان ڪئي وئي. HEA مرکبات جي ميخانياتي ملڪيت تي مائڪرو ساختماني تبديلين جو اثر وائڪرز مائڪرو هارڊنيس ٽيسٽ ۽ کمپريشن ٽيسٽ استعمال ڪندي اڀياس ڪيو ويو. سختي ٽيسٽ لاءِ، 500 N جو لوڊ 15 s لاءِ لاڳو ڪيو ويندو آهي گھٽ ۾ گھٽ 10 indentations في نموني استعمال ڪندي. ڪمري جي حرارت تي HEA ڪمپوزٽس جا ڪمپريشن ٽيسٽ مستطيل نموني (7 mm × 3 mm × 3 mm) تي ڪيا ويا Shimadzu 50KN يونيورسل ٽيسٽنگ مشين (UTM) تي 0.001/s جي شروعاتي دٻاءُ جي شرح تي.
هاءِ اينٽراپي ڪمپوزائٽس، جن کي بعد ۾ S-1 کان S-6 جي نمونن طور حوالو ڏنو ويو آهي، CoCrFeNi ميٽرڪس ۾ 3٪، 6٪، 9٪، 12٪، 15٪، ۽ 17٪ SiC (سڀني وزن٪) شامل ڪري تيار ڪيا ويا. . ترتيب سان. حوالو نمونو جنهن ۾ ڪو به سي سي شامل نه ڪيو ويو آهي ان کان پوء نموني S-0 طور حوالو ڏنو ويو آهي. ترقي يافته HEA ڪمپوزائٽس جا آپٽيڪل مائڪرو گرافس تصوير ۾ ڏيکاريا ويا آهن. 1، جتي، مختلف additives جي اضافي جي ڪري، CoCrFeNi HEA جي سنگل فيز مائڪرو اسٽرڪچر ۾ تبديل ٿي وئي هڪ مائڪرو اسٽرڪچر تي مشتمل آهي ڪيترن ئي مرحلن تي مشتمل آهي مختلف مورفولوجي، سائيز ۽ تقسيم سان. ساخت ۾ سي سي جي مقدار. هر مرحلي جي مقدار جو اندازو لڳايو ويو تصويري تجزيي مان LAS فيز ماهر سافٽ ويئر استعمال ڪندي. شڪل 1 ۾ داخل ٿيڻ (مٿي ساڄي) ھن تجزيي لاءِ ھڪڙو مثال علائقو ڏيکاري ٿو، ۽ گڏوگڏ ھر مرحلي جي جزو لاءِ علائقي جو حصو.
ترقي يافته اعلي اينٽروپي مرکبات جا بصري مائڪروگرافس: (a) C-1، (b) C-2، (c) C-3، (d) C-4، (e) C-5 ۽ (f) C- 6. انسيٽ LAS فيز ماهر سافٽ ويئر استعمال ڪندي برعڪس بيسڊ تصويري مرحلن جي تجزيو جا نتيجا ڏيکاري ٿو.
جيئن تصوير ۾ ڏيکاريل آهي. 1a، C-1 جامع جي ميٽرڪس حجمن جي وچ ۾ ٺهيل هڪ ايڪٽيڪڪ مائڪرو اسٽرڪچر، جتي ميٽرڪس ۽ ايٽيڪڪ مرحلن جي مقدار جو اندازو لڳايو ويو آهي 87.9 ± 0.47٪ ۽ 12.1٪ ± 0.51٪، ترتيب سان. تصوير 1b ۾ ڏيکاريل ڪمپوزٽ (C-2) ۾، مضبوط ٿيڻ دوران ايوٽٽيڪڪ رد عمل جا ڪي به نشان نه آھن، ۽ ھڪڙي مائڪرو اسٽريچر مڪمل طور تي C-1 جي مجموعي کان مختلف نظر اچي ٿو. C-2 جامع جو مائڪرو اسٽريچر نسبتا ٺيڪ آهي ۽ پتلي پليٽن تي مشتمل آهي (ڪاربائڊز) هڪجهڙائي سان ميٽرڪس فيز (fcc) ۾ ورهايل آهن. ميٽرڪس ۽ ڪاربائڊ جي مقدار جو اندازو لڳايو ويو آهي 72 ± 1.69٪ ۽ 28 ± 1.69٪، ترتيب سان. ميٽرڪس ۽ ڪاربائڊ کان علاوه، هڪ نئون مرحلو (سائلسائيڊ) مليو C-3 جامع ۾، جيئن تصوير 1c ۾ ڏيکاريل آهي، جتي اهڙي سلسائيڊ، ڪاربائڊ، ۽ ميٽرڪس مرحلن جي مقدار جي جزن جو اندازو لڳايو ويو آهي اٽڪل 26.5٪ ± 0.41٪، 25.9 ± 0.53، ۽ 47.6 ± 0.34، ترتيب سان. هڪ ٻيو نئون مرحلو (گرافائٽ) پڻ C-4 جامع جي microstructure ۾ ڏٺو ويو؛ مجموعي طور تي چار مرحلن جي سڃاڻپ ڪئي وئي. گريفائيٽ مرحلي ۾ نظري تصويرن ۾ اونداهي برعڪس سان هڪ الڳ گولابولي شڪل آهي ۽ صرف ننڍي مقدار ۾ موجود آهي (انداز ٿيل حجم جو حصو صرف 0.6 ± 0.30٪ آهي). مرکبات C-5 ۽ C-6 ۾، صرف ٽن مرحلن جي نشاندهي ڪئي وئي، ۽ انهن مرکبن ۾ ڳاڙهو متضاد گريفائٽ مرحلو فلڪس جي صورت ۾ ظاهر ٿئي ٿو. جامع S-5 ۾ گرافائٽ فليڪس جي مقابلي ۾، جامع S-6 ۾ گرافائٽ فلڪس وسيع، ننڍا ۽ وڌيڪ باقاعده آهن. 14.9 ± 0.85٪ C-5 جامع ۾ 17.4 ± 0.55٪ تائين C-6 جامع ۾ گرافائٽ مواد ۾ ساڳئي واڌ پڻ ڏٺو ويو.
HEA جامع ۾ هر مرحلي جي تفصيلي مائڪرو ساخت ۽ ڪيميائي ساخت جي وڌيڪ تحقيق ڪرڻ لاء، نمونن جي جانچ ڪئي وئي SEM استعمال ڪندي، ۽ EMF پوائنٽ تجزيو ۽ ڪيميائي ميپنگ پڻ ڪيو ويو. جامع C-1 جا نتيجا تصوير ۾ ڏيکاريا ويا آهن. 2، جتي مکيه ميٽرڪس مرحلن جي علائقن کي الڳ ڪرڻ واري ايٽيڪڪ مرکب جي موجودگي واضح طور تي ڏٺو ويو آهي. جامع C-1 جو ڪيميائي نقشو تصوير 2c ۾ ڏيکاريو ويو آهي، جتي اهو ڏسي سگهجي ٿو ته Co، Fe، Ni ۽ Si هڪجهڙائي سان ميٽرڪس مرحلي ۾ ورهايل آهن. جڏهن ته، Cr جو هڪ ننڍڙو مقدار ميٽرڪس مرحلن ۾ مليو هو بنيادي HEA جي ٻين عناصر جي مقابلي ۾، اهو مشورو ڏئي ٿو ته Cr ميٽرڪس کان ٻاهر نڪري ويو. SEM تصوير ۾ سفيد ايٽيڪڪ مرحلو جو ٺهيل ڪروميم ۽ ڪاربان ۾ مالا مال آهي، اهو ظاهر ڪري ٿو ته اهو ڪروميم ڪاربائيڊ آهي. مائڪرو اسٽرڪچر ۾ ڌار سي سي جي ذرڙن جي غير موجودگي، ميٽرڪس ۾ ڪروميم جي گهٽ مواد سان گڏ ۽ ڪروميم جي اميرن مرحلن تي مشتمل ايڪٽيڪڪ مرکب جي موجودگي، پگھلڻ دوران سي سي جي مڪمل خراب ٿيڻ جي نشاندهي ڪري ٿي. سي سي جي ٺهڻ جي نتيجي ۾، سلڪون ميٽرڪس مرحلي ۾ ڦهلجي ٿو، ۽ آزاد ڪاربن ڪروميم سان رابطو ڪري ڪروميم ڪاربائڊ ٺاهي ٿو. جيئن ڏسي سگھجي ٿو، صرف ڪاربان کي قابليت طور تي EMF طريقي سان طئي ڪيو ويو، ۽ اسٽيج ٺاھڻ جي تصديق ڪئي وئي خصوصيت ڪاربائڊ جي چوٽي جي سڃاڻپ ڪندي X-ray تفاوت جي نمونن ۾.
(a) نموني S-1 جي SEM تصوير، (b) وڌايل تصوير، (c) عنصر نقشو، (d) EMF نتيجا ڏيکاريل جڳهن تي.
جامع C-2 جو تجزيو تصوير ۾ ڏيکاريل آهي. 3. نظرياتي مائڪرو اسڪوپي ۾ ظاھر ٿيڻ وانگر، SEM امتحان صرف ٻن مرحلن تي مشتمل ھڪڙو نفيس ڍانچو پڌرو ڪيو، ھڪڙي پتلي ليميلر مرحلي جي موجودگيءَ سان سڄي ڍانچي ۾ برابر ورهايل آھي. matrix مرحلو، ۽ ڪو به eutectic مرحلو ناهي. ليميلر مرحلي جي عنصر جي ورڇ ۽ EMF پوائنٽ جي تجزيي هن مرحلي ۾ Cr (پيلو) ۽ C (سائي) جو نسبتا اعلي مواد ظاهر ڪيو، جيڪو ٻيهر پگھلڻ دوران سي سي جي خراب ٿيڻ ۽ ڪروميم اثر سان جاري ڪيل ڪاربن جي رابطي کي ظاهر ڪري ٿو. . VEA ميٽرڪس هڪ ليميلر ڪاربائيڊ مرحلو ٺاهي ٿو. عناصر جي تقسيم ۽ ميٽرڪس مرحلي جي نقطي تجزيي ڏيکاري ٿي ته اڪثر ڪوبالٽ، لوهه، نڪيل ۽ سلڪون ميٽرڪس مرحلي ۾ موجود آهن.
(a) نموني S-2 جي SEM تصوير، (b) وڌايل تصوير، (c) عنصر نقشو، (d) EMF نتيجا ڏيکاريل جڳهن تي.
C-3 مرکبات جي SEM اڀياس ڪاربائيڊ ۽ ميٽرڪس مرحلن کان علاوه نئين مرحلن جي موجودگي کي ظاهر ڪيو. عنصري نقشو (Fig. 4c) ۽ EMF پوائنٽ جو تجزيو (Fig. 4d) ڏيکاري ٿو ته نئون مرحلو نڪيل، ڪوبالٽ ۽ سلکان ۾ مالا مال آھي.
(a) نموني S-3 جي SEM تصوير، (b) وڌايل تصوير، (c) عنصر نقشو، (d) EMF نتيجا ڏيکاريل جڳهن تي.
C-4 جامع جي SEM ۽ EMF تجزيو جا نتيجا تصوير ۾ ڏيکاريا ويا آھن. 5. جامع C-3 ۾ مشاهدو ڪيل ٽن مرحلن کان علاوه، گرافائٽ نوڊولس جي موجودگي پڻ ملي وئي. سلڪون سان ڀريل مرحلو جو حجم حصو پڻ C-3 جامع جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ آهي.
(a) نموني S-4 جي SEM تصوير، (b) وڌايل تصوير، (c) عنصر نقشو، (d) EMF نتيجا ڏيکاريل جڳهن تي.
SEM ۽ EMF اسپيڪٽرا جا نتيجا S-5 ۽ S-6 ۾ ڏيکاريا ويا آهن، ترتيب وار شڪل 1 ۽ 2. 6 ۽ 7 ۾. ٿوري تعداد جي دائري کان علاوه، گرافائٽ فلڪس جي موجودگي پڻ ڏٺو ويو. ٻئي گريفائٽ فليڪس جو تعداد ۽ سي-6 جامع ۾ سلکان تي مشتمل مرحلي جو حجم حصو C-5 جامع کان وڌيڪ آهي.
(a) نموني C-5 جي SEM تصوير، (b) وڌايل ڏيک، (c) عنصري نقشو، (d) EMF نتيجا ڏيکاريل جڳهن تي.
(a) نموني S-6 جي SEM تصوير، (b) وڌايل تصوير، (c) عنصر نقشو، (d) EMF نتيجا ڏيکاريل جڳهن تي.
HEA ڪمپوزائٽس جي ڪرسٽل ڍانچي جي خاصيت پڻ XRD ماپ استعمال ڪندي ڪئي وئي. نتيجو تصوير 8 ۾ ڏيکاريو ويو آهي. بنيادي WEA (S-0) جي تفاوت واري نموني ۾، صرف Fcc مرحلن سان لاڳاپيل چوٽيون نظر اچن ٿيون. composites C-1، C-2 ۽ C-3 جي ايڪس-ري تفاوت جا نمونا ڪروميم ڪاربائيڊ (Cr7C3) سان ملندڙ اضافي چوٽي جي موجودگي کي ظاهر ڪن ٿا، ۽ انهن جي شدت نموني C-3 ۽ C-4 لاءِ گهٽ هئي، جنهن جو اشارو آهي. اهو پڻ انهن نمونن لاء ڊيٽا EMF سان. Co/Ni سلائڊس سان ملندڙ چوٽيون S-3 ۽ S-4 نمونن لاءِ ڏٺيون ويون، ٻيهر EDS ميپنگ جي نتيجن سان مطابقت رکن ٿيون جيڪي شڪل 2 ۽ 3 ۾ ڏيکاريل آهن. جيئن تصوير 3 ۽ شڪل 4 ۾ ڏيکاريل آهي. 5 ۽ S-6 چوٽيون ڏٺيون ويون. graphite سان لاڳاپيل.
ٻئي ترقي يافته مرکبات جي مائڪرو ساختماني ۽ ڪرسٽللوگرافڪ خاصيتون شامل ڪيل سي سي جي خراب ٿيڻ جي نشاندهي ڪن ٿا. اهو VEA ميٽرڪس ۾ ڪروميم جي موجودگي جي ڪري آهي. ڪروميم کي ڪاربان 54.55 لاءِ تمام گهڻو مضبوط لاڳاپو آهي ۽ ڪاربائڊ ٺاهڻ لاءِ آزاد ڪاربان سان رد عمل ظاهر ڪري ٿو، جيئن ميٽرڪس جي ڪروميم جي مواد ۾ مشاهدو ڪيل گهٽتائي مان ظاهر ٿئي ٿو. سي سي سي 56 جي الڳ ٿيڻ جي ڪري ايف سي سي جي مرحلي ۾ گذري ٿو. اهڙيء طرح، بنيادي HEA ۾ سي سي جي اضافي ۾ اضافو ڪاربائيڊ مرحلن جي مقدار ۾ اضافو ۽ مائڪرو اسٽريچر ۾ مفت سي جي مقدار ۾ اضافو ٿيو. اهو معلوم ڪيو ويو آهي ته هي اضافي سي ميٽرڪس ۾ گهٽ ڪنسنٽريشن تي (composites S-1 ۽ S-2 ۾)، جڏهن ته وڌيڪ ڪنسنٽريشن تي (composites S-3 کان S-6) تي ان جي نتيجي ۾ اضافي ڪوبالٽ جمع/. nickel silicide. Co and Ni silicides جي ٺهڻ جي معياري enthalpy، جيڪا سڌي سنٿيسس جي اعليٰ درجه حرارت جي ڪلوريميٽري ذريعي حاصل ڪئي وئي آهي، آهي -37.9 ± 2.0، -49.3 ± 1.3، -34.9 ± 1.1 kJ mol -1 Co2Si، CoSi ۽ CoSi2 لاءِ، جڏهن ته، اهي. قدر آهن - 50.6 ± 1.7 ۽ - 45.1 ± 1.4 kJ mol-157 Ni2Si ۽ Ni5Si2 لاءِ، ترتيب سان. اهي قيمتون سي سي جي ٺهڻ جي گرمي کان گهٽ آهن، انهي مان ظاهر ٿئي ٿو ته سي سي جي الڳ ٿيڻ سان Co/Ni سلائڊس جي ٺهڻ لاء توانائي سان سازگار آهي. ٻنهي S-5 ۽ S-6 مرکبات ۾، اضافي آزاد سلکان موجود هو، جيڪو سلائيسائيڊ جي ٺهڻ کان ٻاهر جذب ڪيو ويو. هي مفت سلڪون مليا آهن جيڪي روايتي اسٽيل 58 ۾ مشاهدو ڪيل گرافائيزيشن ۾ حصو وٺندا آهن.
HEA جي بنياد تي ترقي يافته سيرامڪ-مضبوط مرکبات جي ميخانياتي ملڪيت جي تحقيق ڪئي وئي آهي کمپريشن ٽيسٽ ۽ سختي ٽيسٽ ذريعي. ترقي يافته ڪمپوزائٽس جا دٻاءُ وارا وکر انجير ۾ ڏيکاريا ويا آهن. 9a، ۽ تصوير. 9b ۾ مخصوص پيداوار جي طاقت، پيداوار جي طاقت، سختي، ۽ ترقي يافته مرکبن جي ڊگھائي جي وچ ۾ هڪ اسڪرپٽ پلاٽ ڏيکاري ٿو.
(a) Compressive strain curves ۽ (b) scatterplots ڏيکاريندڙ مخصوص پيداوار جو دٻاءُ، پيداوار جي طاقت، سختي ۽ ڊگھائي. نوٽ ڪريو ته صرف S-0 کان S-4 ​​جا نمونا ڏيکاريا ويا آھن، جيئن نمونن S-5 ۽ S-6 ۾ اھم ڪاسٽنگ خرابيون آھن.
جيئن تصوير ۾ ڏٺو ويو آهي. 9، پيداوار جي طاقت بيس VES (C-0) لاءِ 136 MPa کان وڌي 2522 MPa تائين C-4 جامع لاءِ. بنيادي WPP جي مقابلي ۾، S-2 جامع تقريباً 37٪ جي ناڪاميءَ لاءِ تمام سٺو ڊگھائي ڏيکاريو، ۽ پڻ نمايان طور تي اعليٰ پيداواري طاقت جي قدر (1200 MPa) ڏيکاريائين. هن جامع جي طاقت ۽ استحڪام جو بهترين ميلاپ مجموعي مائڪرو اسٽريچر ۾ بهتري جي ڪري آهي، جنهن ۾ سڄي مائڪرو اسٽرڪچر ۾ ٺيڪ ڪاربائيڊ لاملي جي يونيفارم ورڇ شامل آهي، جنهن جي توقع ڪئي وئي آهي ته ڊسلوڪشن جي حرڪت کي روڪيو وڃي. C-3 ۽ C-4 composites جي پيداوار جي قوت 1925 MPa ۽ 2522 MPa آهن، ترتيب سان. اهي اعلي پيداوار قوتون سيمينٽ ٿيل ڪاربائڊ ۽ سلائيسائيڊ مرحلن جي اعلي مقدار جي ڀاڱي جي وضاحت ڪري سگهجن ٿيون. جڏهن ته، انهن مرحلن جي موجودگي جي نتيجي ۾ صرف 7٪ جي وقفي تي وڌايو ويو. بنيادي ڪمپوزائٽس CoCrFeNi HEA (S-0) ۽ S-1 جا دٻاءَ وارا وکر محدب آهن، جيڪي ٽوئننگ اثر يا TRIP59,60 جي چالو ٿيڻ جي نشاندهي ڪن ٿا. نموني S-1 جي مقابلي ۾، نموني S-2 جي دٻاء واري دٻاء واري وکر کي لڳ ڀڳ 10.20٪ جي دٻاء تي هڪ مقعر جي شڪل آهي، جنهن جو مطلب آهي ته عام ڊاسلوڪشن سلپ هن خراب حالت ۾ نموني جي بنيادي خرابي واري موڊ آهي 60,61. . جڏهن ته، هن نموني ۾ سختي جي شرح هڪ وڏي دٻاء جي حد کان وڌيڪ رهي ٿي، ۽ اعلي دٻاء تي هڪ منتقلي به نظر اچي ٿي (جيتوڻيڪ ان کي رد نه ٿو ڪري سگهجي ته اهو لوبريڪٽ ٿيل ڪمپريسو لوڊ جي ناڪامي جي سبب آهي). ). ڪمپوزائٽس C-3 ۽ C-4 ۾ صرف محدود پلاسٽيٽيٽي آهي ڇاڪاڻ ته مائڪرو اسٽرڪچر ۾ ڪاربائڊس ۽ سلائڊس جي اعلي مقدار جي حصن جي موجودگي جي ڪري. ڪمپوزائٽس C-5 ۽ C-6 جي نمونن جا ڪمپريشن ٽيسٽ نه ڪيا ويا، ڇاڪاڻ ته ڪمپوزائٽس جي انهن نمونن تي اهم ڪاسٽنگ نقص (ڏسو تصوير 10).
ڪمپوزائٽس C-5 ۽ C-6 جي نمونن ۾ ڪاسٽنگ جي خرابين جا اسٽيريوميڪروگرافس (ڳاڙهي تير سان ظاهر ڪيل).
VEA مرکبات جي سختي کي ماپڻ جا نتيجا انجير ۾ ڏيکاريا ويا آهن. 9b. بنيادي WEA جي سختي 130 ± 5 HV آهي، ۽ S-1، S-2، S-3 ۽ S-4 جا نمونا 250 ± 10 HV، 275 ± 10 HV، 570 ± 20 HV ۽ 755±20 HV. سختيءَ ۾ اضافو ڪمپريشن ٽيسٽ مان حاصل ڪيل پيداوار جي طاقت ۾ تبديلي سان سٺي معاهدي ۾ هو ۽ جامع ۾ سولڊس جي مقدار ۾ اضافو سان لاڳاپيل هو. ھر نموني جي ھدف جي مجموعي جي بنياد تي حساب ڪيل مخصوص پيداوار جي طاقت پڻ تصوير ۾ ڏيکاريل آھي. 9b. عام طور تي، پيداوار جي طاقت جو بهترين ميلاپ (1200 MPa)، سختي (275 ± 10 HV)، ۽ ناڪامي ڏانهن لاڳاپو وڌائڻ (~ 37٪) مجموعي C-2 لاءِ مشاهدو ڪيو ويو آهي.
مختلف طبقن جي مواد سان ترقي يافته مجموعي جي پيداوار جي طاقت ۽ لاڳاپا وڌائڻ جو مقابلو تصوير 11a ۾ ڏيکاريو ويو آهي. هن مطالعي ۾ CoCrFeNi جي بنياد تي ڪمپوزٽس ڪنهن به ڏنل دٻاء جي سطح تي اعلي طويل ڏيکاري ٿي62. اهو پڻ ڏسي سگھجي ٿو ته هن مطالعي ۾ ترقي يافته HEA ڪمپوزٽس جون خاصيتون اڳئين غير آباد ٿيل علائقي ۾ پلاٽ جي پيداوار جي طاقت جي مقابلي ۾ ڊگھائي. ان کان علاوه، ترقي يافته ڪمپوزٽس ۾ طاقت جي مجموعن جو وسيع سلسلو آهي (277 MPa، 1200 MPa، 1925 MPa ۽ 2522 MPa) ۽ ڊگهو (> 60٪، 37٪، 7.3٪ ۽ 6.19٪). پيداوار جي طاقت پڻ هڪ اهم عنصر آهي مواد جي چونڊ ۾ ترقي يافته انجنيئرنگ ايپليڪيشنن لاءِ 63,64. ان سلسلي ۾، موجوده ايجاد جي HEA مرکبات پيداوار جي طاقت ۽ ڊگھائي جو هڪ بهترين ميلاپ ڏيکاري ٿو. اهو ئي سبب آهي ته گهٽ کثافت SiC جو اضافو اعلي مخصوص پيداوار جي طاقت سان گڏ مرکبات ۾ نتيجو آهي. HEA ڪمپوزائٽس جي مخصوص پيداوار جي طاقت ۽ ڊگھائي ساڳي رينج ۾ HEA FCC ۽ ريفرڪٽري HEA، جيئن تصوير 11b ۾ ڏيکاريل آهي. ترقي يافته ڪمپوزائٽس جي سختي ۽ پيداوار جي طاقت ساڳي رينج ۾ آهي جيئن وڏي دھاتي شيشي جي 65 (Fig. 11c). وڏي دھاتي چشمي (BMS) کي خاص طور تي اعلي سختي ۽ پيداوار جي طاقت سان منسوب ڪيو ويو آهي، پر انهن جي ڊيگهه محدود آهي 66,67. جڏهن ته، هن مطالعي ۾ ترقي يافته HEA مرکبات مان ڪجهه جي سختي ۽ پيداوار جي طاقت پڻ اهم ڊگھائي ڏيکاري ٿي. اهڙيء طرح، اهو نتيجو ڪيو ويو ته VEA پاران ٺاهيل مرکبات مختلف ساختماني ايپليڪيشنن لاء ميڪانياتي خاصيتن جو هڪ منفرد ۽ گهربل ميلاپ آهي. مشيني خاصيتن جو هي منفرد ميلاپ FCC HEA ميٽرڪس ۾ سيٽو ۾ ٺهيل سخت ڪاربائڊس جي يونيفارم ڦهلائڻ جي ذريعي وضاحت ڪري سگهجي ٿو. بهرحال، طاقت جي بهتر ميلاپ کي حاصل ڪرڻ جي مقصد جي حصي جي طور تي، سيرامڪ مرحلن جي اضافي جي نتيجي ۾ مائڪرو ساختماني تبديلين کي احتياط سان اڀياس ۽ ڪنٽرول ڪرڻ گهرجي ته جيئن ڪاسٽنگ جي خرابين کان بچڻ لاء، جهڙوڪ S-5 ۽ S-6 مرکبات ۾ مليا آهن، ۽ نرمي جنس.
ھن مطالعي جا نتيجا مختلف ساختماني مواد ۽ HEAs سان مقابلو ڪيا ويا: (a) ڊگھائي بمقابلہ پيداوار جي طاقت 62، (b) مخصوص پيداوار جو دٻاء بمقابلہ نرمي 63 ۽ (c) پيداوار جي طاقت بمقابلہ سختي65.
SIC جي اضافي سان HEA CoCrFeNi سسٽم جي بنياد تي HEA-سيرامڪ مرکبات جي هڪ سيريز جي مائڪرو اسٽريچر ۽ ميخانياتي ملڪيت جو مطالعو ڪيو ويو آهي ۽ هيٺيان نتيجا ڪڍيا ويا آهن:
هاء اينٽراپي الائي مرکبات ڪاميابي سان ترقي ڪري سگھجن ٿيون سي سي کي CoCrFeNi HEA ۾ شامل ڪندي آرڪ پگھلڻ واري طريقي سان.
سي سي آرڪ پگھلڻ دوران سڙي ٿو، ڪاربائڊ، سلائيسائيڊ ۽ گريفائٽ مرحلن جي صورت ۾ ٺهڻ جي ڪري، جنهن جي موجودگي ۽ مقدار جو حصو سي سي جي مقدار تي منحصر آهي بنيادي HEA ۾ شامل ڪيو ويو آهي.
HEA composites ڪيترن ئي شاندار ميخانياتي ملڪيتن جي نمائش ڪن ٿا، خاصيتون جيڪي اڳئين غير آباد ٿيل علائقن ۾ پون ٿا پيداوار جي طاقت بمقابله وڌائڻ واري پلاٽ تي. 6 wt% SiC استعمال ڪندي ٺهيل HEA ڪمپوزٽ جي پيداوار جي طاقت بنيادي HEA کان اٺ ڀيرا وڌيڪ هئي جڏهن ته 37٪ نرمي برقرار رکندي.
HEA ڪمپوزائٽس جي سختي ۽ پيداوار جي طاقت بلڪ ميٽيڪل شيشيز (BMG) جي حد ۾ آهي.
نتيجن جو مشورو ڏنو ويو آهي ته اعلي-انٽروپي مصر جو مرکبات ترقي يافته ساخت جي ايپليڪيشنن لاء دھاتي-ميخانياتي ملڪيت جي هڪ بهترين ميلاپ کي حاصل ڪرڻ لاء هڪ پرجوش انداز جي نمائندگي ڪن ٿا.