සෙරමික් ශක්තිමත් කරන ලද HEA මත පදනම් වූ සංයුක්ත යාන්ත්‍රික ගුණාංගවල විශිෂ්ට සංයෝජනයක් ප්‍රදර්ශනය කරයි.

CoCrFeNi යනු හොඳින් අධ්‍යයනය කරන ලද මුහුණ-මධ්‍ය ඝන (fcc) අධි-එන්ට්‍රොපි මිශ්‍ර ලෝහයකි (HEA) විශිෂ්ට ductility නමුත් සීමිත ශක්තියක් ඇත. මෙම අධ්‍යයනයේ අවධානය යොමු වන්නේ චාප ද්‍රවාංක ක්‍රමය භාවිතා කරමින් විවිධ SiC ප්‍රමාණ එකතු කිරීම මගින් එවැනි HEA වල ශක්තියේ සහ ductility හි සමතුලිතතාවය වැඩිදියුණු කිරීමයි. HEA පාදයේ ක්‍රෝමියම් පැවතීම දියවීමේදී SiC වියෝජනයට හේතු වන බව තහවුරු වී ඇත. මේ අනුව, ක්‍රෝමියම් සමඟ නිදහස් කාබන් අන්තර්ක්‍රියා කිරීම ක්‍රෝමියම් කාබයිඩ් ස්ථානගතව සෑදීමට හේතු වන අතර, නිදහස් සිලිකන් HEA පාදයේ ද්‍රාවණයේ පවතින අතර/හෝ පාදක HEA සෑදෙන මූලද්‍රව්‍ය සමඟ සිලිසයිඩ සාදයි. SiC අන්තර්ගතය වැඩි වන විට, ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය අදියර පහත අනුපිළිවෙලින් වෙනස් වේ: fcc → fcc + eutectic → fcc + ක්‍රෝමියම් කාබයිඩ් පෙති → fcc + ක්‍රෝමියම් කාබයිඩ් පෙති + සිලිසයිඩ් → fcc + ක්‍රෝමියම් කාබයිඩ් පෙති + සිලිසයිඩ් ග්‍රැෆයිට් ෆ්ලේක්සයිඩ් / +. සාම්ප්‍රදායික මිශ්‍ර ලෝහ හා ඉහළ එන්ට්‍රොපි මිශ්‍ර ලෝහවලට සාපේක්ෂව ඉතා පුළුල් පරාසයක යාන්ත්‍රික ගුණ (අස්වැන්න ශක්තිය 60% ට වැඩි දිගකින් 2522 MPa දක්වා 6% දිගකින් MPa දක්වා) ප්‍රදර්ශනය කරයි. වැඩි දියුණු කරන ලද සමහර ඉහළ එන්ට්‍රොපි සංයුති යාන්ත්‍රික ගුණවල විශිෂ්ට සංකලනයක් පෙන්නුම් කරයි (අස්වැන්න ශක්තිය 1200 MPa, දිග 37%) සහ අස්වැන්න ආතති-දිගු රූප සටහනේ කලින් ලබා ගත නොහැකි ප්‍රදේශ අල්ලා ගනී. කැපී පෙනෙන දිගු කිරීමට අමතරව, HEA සංයුක්තවල දෘඪතාව සහ අස්වැන්න ශක්තිය තොග ලෝහ වීදුරුවලට සමාන පරාසයක පවතී. එබැවින්, උසස් ව්‍යුහාත්මක යෙදුම් සඳහා යාන්ත්‍රික ගුණාංගවල විශිෂ්ට සංකලනයක් ලබා ගැනීමට අධි-එන්ට්‍රොපි සංයෝග වර්ධනයට උපකාර කළ හැකි බව විශ්වාස කෙරේ.
ඉහළ එන්ට්‍රොපි මිශ්‍ර ලෝහ සංවර්ධනය කිරීම ලෝහ විද්‍යාවේ නව සංකල්පයකි1,2. අධි එන්ට්‍රොපි මිශ්‍ර ලෝහ (HEA) අවස්ථා ගණනාවකදී ඉහළ තාප ස්ථායීතාව3,4 සුපිරි ප්ලාස්ටික් දිගු කිරීම5,6 තෙහෙට්ටුව ප්‍රතිරෝධය7,8 විඛාදන ප්‍රතිරෝධය9,10,11, විශිෂ්ට ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධය12,13,14 ඇතුළුව භෞතික හා යාන්ත්‍රික ගුණවල විශිෂ්ට සංයෝගයක් පෙන්වා ඇත. ,15 සහ tribological ගුණ15 ,16,17 ඉහළ පවා උෂ්ණත්වය 18,19,20,21,22 සහ අඩු උෂ්ණත්වවලදී යාන්ත්රික ලක්ෂණ23,24,25. HEA හි යාන්ත්‍රික ගුණවල විශිෂ්ට සංයෝජනය සාමාන්‍යයෙන් ප්‍රධාන බලපෑම් හතරකට ආරෝපණය වේ, එනම් ඉහළ වින්‍යාස එන්ට්‍රොපි26, ප්‍රබල දැලිස් විකෘතිය27, මන්දගාමී විසරණය28 සහ කොක්ටේල් ආචරණය29. HEAs සාමාන්‍යයෙන් FCC, BCC සහ HCP වර්ග ලෙස වර්ග කෙරේ. FCC HEA සාමාන්‍යයෙන් Co, Cr, Fe, Ni සහ Mn වැනි සංක්‍රාන්ති මූලද්‍රව්‍ය අඩංගු වන අතර විශිෂ්ට ductility (අඩු උෂ්ණත්වයකදී පවා25) නමුත් අඩු ශක්තියක් පෙන්නුම් කරයි. BCC HEA සාමාන්‍යයෙන් W, Mo, Nb, Ta, Ti සහ V වැනි ඉහළ ඝනත්ව මූලද්‍රව්‍ය වලින් සමන්විත වන අතර ඉතා ඉහළ ශක්තියක් ඇති නමුත් අඩු ductility සහ අඩු නිශ්චිත ශක්තියක් ඇත30.
යන්ත්‍රෝපකරණ, තාප යාන්ත්‍රික සැකසුම් සහ මූලද්‍රව්‍ය එකතු කිරීම මත පදනම්ව HEA හි ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහාත්මක වෙනස් කිරීම යාන්ත්‍රික ගුණාංගවල හොඳම සංයෝජනය ලබා ගැනීම සඳහා විමර්ශනය කර ඇත. CoCrFeMnNi FCC HEA අධි පීඩන ව්‍යවර්ථය මගින් දැඩි ප්ලාස්ටික් විරූපණයට ලක් වේ, එය දැඩි බව (520 HV) සහ ශක්තිය (1950 MPa) සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කිරීමට හේතු වේ, නමුත් නැනෝ ස්ඵටික ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහයක් (~ 50 nm) වර්ධනය වීම මිශ්‍ර ලෝහය භංගුර කරයි31. . twinning ductility (TWIP) සහ Transformation induced plasticity (TRIP) CoCrFeMnNi HEAs බවට සංස්ථාගත කිරීම, සත්‍ය ආතන්ය ශක්ති අගයන්හි වියදමින් වුවද, ඉහළ ආතන්ය ප්‍රත්‍යාස්ථතාවක් ඇති කරවන හොඳ වැඩ දෘඪතාවක් ලබා දෙන බව සොයාගෙන ඇත. පහතින් (1124 MPa) 32. ෂොට් පීනින් භාවිතයෙන් CoCrFeMnNi HEA හි ස්ථර ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහයක් (තුනී විකෘති වූ ස්ථරයකින් සහ විකෘති නොවූ හරයකින් සමන්විත) සෑදීමේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ශක්තිය වැඩි විය, නමුත් මෙම වැඩිදියුණු කිරීම MPa33 700 කට පමණ සීමා විය. ශක්තිය සහ ductility හොඳම සංයෝගයක් සහිත ද්රව්ය සෙවීමේදී, බහුඅදියර HEAs සහ eutectic HEAs සංවර්ධනය කිරීම සම පරමාණුක නොවන මූලද්රව්ය එකතු කිරීම ද විමර්ශනය කර ඇත. ඇත්ත වශයෙන්ම, යුටෙක්ටික් අධි-එන්ට්‍රොපි මිශ්‍ර ලෝහවල දෘඩ හා මෘදු අවධීන් සියුම් ලෙස බෙදා හැරීම සාපේක්ෂව වඩා හොඳ ශක්තියක් සහ ductility35,38,42,43 සංයෝගයකට තුඩු දිය හැකි බව සොයාගෙන ඇත.
CoCrFeNi පද්ධතිය පුළුල් ලෙස අධ්‍යයනය කරන ලද තනි-අදියර FCC අධි-එන්ට්‍රොපි මිශ්‍ර ලෝහයකි. මෙම පද්ධතිය අඩු සහ ඉහළ උෂ්ණත්ව දෙකෙහිම වේගවත් වැඩ දෘඩ කිරීමේ ගුණාංග සහ විශිෂ්ට ductility45,46 ප්‍රදර්ශනය කරයි. ධාන්‍ය පිරිපහදු කිරීම, විෂම ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය49, වර්ෂාපතනය50,51,52 සහ පරිවර්තන-ප්‍රේරිත ප්ලාස්ටික් (TRIP)53 ඇතුළුව එහි සාපේක්ෂ අඩු ශක්තිය (~300 MPa)47,48 වැඩිදියුණු කිරීමට විවිධ උත්සාහයන් ගෙන ඇත. දැඩි තත්ව යටතේ ශීතල ඇඳීම මගින් වාත්තු මුහුණ කේන්ද්‍ර කරගත් ඝනක HEA CoCrFeNi ධාන්‍ය පිරිපහදු කිරීම මගින් ශක්තිය 300 MPa47.48 සිට 1.2 GPa25 දක්වා වැඩි කරයි, නමුත් 60% ට වඩා වැඩි ductility නැතිවීම 12.6% දක්වා අඩු කරයි. CoCrFeNi හි HEA වෙත Al එකතු කිරීම විෂමජාතීය ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහයක් සෑදීමට හේතු වූ අතර, එහි අස්වැන්න ශක්තිය 786 MPa දක්වා සහ එහි සාපේක්ෂ දිගුව 22%49 දක්වා වැඩි විය. CoCrFeNi HEA Ti සහ Al සමඟ එකතු කරන ලද අතර එමඟින් වර්ෂාපතනය ශක්තිමත් වන අතර එහි අස්වැන්න ශක්තිය 645 MPa දක්වා සහ දිගු වීම 39%51 දක්වා වැඩි කරයි. TRIP යාන්ත්‍රණය (මුහුණු කේන්ද්‍ර ඝන → ෂඩාස්‍ර මාර්ටෙන්සිටික් පරිවර්තන) සහ නිවුන්නය CoCrFeNi HEA හි ආතන්‍ය ශක්තිය 841 MPa දක්වා වැඩි කළ අතර විරාමයේදී දිගු වීම 76%53 දක්වා වැඩි විය.
වඩා හොඳ ශක්තියක් සහ ප්‍රත්‍යස්ථතාවක් ප්‍රදර්ශනය කළ හැකි ඉහළ එන්ට්‍රොපි සංයෝග සංවර්ධනය කිරීම සඳහා HEA මුහුණත කේන්ද්‍ර කරගත් cubic matrix වෙත සෙරමික් ශක්තිමත් කිරීම් එක් කිරීමට ද උත්සාහ කර ඇත. ඉහළ එන්ට්‍රොපිය සහිත සංයෝග රික්ත චාප දියවීම 44, යාන්ත්‍රික මිශ්‍ර ලෝහ 45,46,47,48,52,53, ස්පාර්ක් ප්ලාස්මා සින්ටරින් 46,51,52, රික්ත උණුසුම් පීඩනය 45, උණුසුම් සමස්ථිතික එබීම 47,48 සහ ආකලන ක්‍රියාවලි 47,48 සංවර්ධනය මගින් සකස් කර ඇත. 50 HEA සංයුති සංවර්ධනයේදී Ceramic reinforcement ලෙස WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 සහ Y2O351 වැනි කාබයිඩ්, ඔක්සයිඩ් සහ නයිට්‍රයිඩ භාවිතා කර ඇත. ශක්තිමත් සහ කල් පවතින HEA සංයුක්තයක් සැලසුම් කිරීමේදී සහ සංවර්ධනය කිරීමේදී නිවැරදි HEA matrix සහ සෙරමික් තෝරාගැනීම විශේෂයෙන් වැදගත් වේ. මෙම කාර්යයේදී, CoCrFeNi අනුකෘති ද්‍රව්‍ය ලෙස තෝරා ගන්නා ලදී. CoCrFeNi HEA වෙත SiC හි විවිධ ප්‍රමාණ එකතු කරන ලද අතර ඒවායේ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය, අදියර සංයුතිය සහ යාන්ත්‍රික ගුණ කෙරෙහි ඇති බලපෑම අධ්‍යයනය කරන ලදී.
අධි සංශුද්ධතාවයෙන් යුත් ලෝහ Co, Cr, Fe, සහ Ni (99.95 wt %) සහ SiC කුඩු (සංශුද්ධතාවය 99%, ප්‍රමාණය -400 දැලක්) මූලික අංශු ආකාරයෙන් HEA සංයුක්ත නිර්මාණය සඳහා අමුද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කරන ලදී. CoCrFeNi HEA හි සම පරමාණුක සංයුතිය මුලින්ම අර්ධගෝලාකාර ජල සිසිලන තඹ අච්චුවක තබා ඇති අතර පසුව කුටිය 3·10-5 mbar දක්වා ඉවත් කරන ලදී. පරිභෝජනය කළ නොහැකි ටංස්ටන් ඉලෙක්ට්රෝඩ සමඟ චාප දියවීම සඳහා අවශ්ය රික්තය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් ආගන් වායුව හඳුන්වා දෙනු ලැබේ. හොඳ සමජාතීයතාවයක් සහතික කිරීම සඳහා ප්‍රති ing ලයක් ලෙස ලැබෙන ඉන්ගෝට් ප්‍රතිලෝම කර පස් වතාවක් නැවත උණු කරනු ලැබේ. විවිධ සංයුතිවල අධි-එන්ට්‍රොපි සංයුති සකස් කරන ලද්දේ එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන සම පරමාණුක CoCrFeNi බොත්තම් වලට යම් SiC ප්‍රමාණයක් එකතු කිරීමෙනි, ඒවා පස් ගුණයකින් ප්‍රතිලෝම කර නැවත සමජාතීය කර එක් එක් අවස්ථා වලදී නැවත උණු කිරීම. ඵලිත සංයුක්තයේ අච්චු බොත්තම තවදුරටත් පරීක්ෂා කිරීම සහ ගුනාංගීකරනය සඳහා EDM භාවිතයෙන් කපා ඇත. ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහාත්මක අධ්‍යයනය සඳහා සාම්පල සම්මත ලෝහ විද්‍යාත්මක ක්‍රමවලට අනුව සකස් කරන ලදී. පළමුව, ප්‍රමාණාත්මක අවධි විශ්ලේෂණය සඳහා ලයිකා රූප විශ්ලේෂණය (LAS Phase Expert) මෘදුකාංගය සමඟ සැහැල්ලු අන්වීක්ෂයක් (Leica Microscope DM6M) භාවිතයෙන් සාම්පල පරීක්ෂා කරන ලදී. අදියර විශ්ලේෂණය සඳහා 27,000 µm2 පමණ මුළු වර්ගඵලයක් සහිත විවිධ ප්‍රදේශවලින් ගන්නා ලද පින්තූර තුනක් තෝරා ගන්නා ලදී. රසායනික සංයුතිය විශ්ලේෂණය සහ මූලද්‍රව්‍ය බෙදා හැරීමේ විශ්ලේෂණය ඇතුළුව තවදුරටත් සවිස්තරාත්මක ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහාත්මක අධ්‍යයනයන්, බලශක්ති විසරණ වර්ණාවලීක්ෂ (EDS) විශ්ලේෂණ පද්ධතියකින් සමන්විත ස්කෑනිං ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂයක් (JEOL JSM-6490LA) මත සිදු කරන ලදී. HEA සංයුක්තයේ ස්ඵටික ව්‍යුහයේ ගුනාංගීකරනය X-ray විවර්තන පද්ධතියක් (Bruker D2 අදියර මාරු කිරීම) භාවිතා කරමින් CuKα ප්‍රභවයක් 0.04 ° ක පියවරක් භාවිතා කර ඇත. HEA සංයුක්තවල යාන්ත්‍රික ගුණ මත ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහාත්මක වෙනස්කම් වල බලපෑම Vickers microhardness පරීක්ෂණ සහ සම්පීඩන පරීක්ෂණ භාවිතයෙන් අධ්‍යයනය කරන ලදී. දෘඪතා පරීක්ෂණය සඳහා, එක් නිදර්ශකයකට අවම වශයෙන් ඉන්ඩෙන්ටේෂන් 10 ක් භාවිතා කරමින් තත්පර 15 ක් සඳහා 500 N බරක් යොදනු ලැබේ. කාමර උෂ්ණත්වයේ HEA සංයුක්තවල සම්පීඩන පරීක්ෂණ ෂිමාඩ්සු 50KN විශ්වීය පරීක්ෂණ යන්ත්‍රයක් (UTM) මත සෘජුකෝණාස්‍රාකාර නිදර්ශක (7 mm × 3 mm × 3 mm) මත 0.001/s ක ආරම්භක වික්‍රියා අනුපාතයකින් සිදු කරන ලදී.
මින් ඉදිරියට S-1 සිට S-6 දක්වා සාම්පල ලෙස හැඳින්වෙන ඉහළ එන්ට්‍රොපි සංයෝග, CoCrFeNi න්‍යාසයකට 3%, 6%, 9%, 12%, 15%, සහ 17% SiC (සියල්ල බරින්%) එකතු කිරීමෙන් සකස් කරන ලදී. . පිළිවෙලින්. SiC එකතු නොකළ සමුද්දේශ නියැදිය මෙතැන් සිට S-0 නියැදිය ලෙස හැඳින්වේ. සංවර්ධිත HEA සංයුක්තවල දෘශ්‍ය මයික්‍රොග්‍රැෆි රූපයේ දැක්වේ. 1, විවිධ ආකලන එකතු කිරීම හේතුවෙන් CoCrFeNi HEA හි තනි-අදියර ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය විවිධ රූප විද්‍යාව, ප්‍රමාණ සහ ව්‍යාප්තිය සහිත අදියර ගණනාවකින් සමන්විත ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහයක් බවට පරිවර්තනය විය. සංයුතියේ SiC ප්රමාණය. LAS Phase Expert මෘදුකාංගය භාවිතයෙන් රූප විශ්ලේෂණයෙන් එක් එක් අදියරෙහි ප්‍රමාණය තීරණය කරන ලදී. රූප සටහන 1 (ඉහළ දකුණේ) වෙත ඇතුළත් කිරීම මෙම විශ්ලේෂණය සඳහා උදාහරණ ප්‍රදේශයක් මෙන්ම එක් එක් අදියර සංරචක සඳහා ප්‍රදේශ භාගය පෙන්වයි.
සංවර්ධිත අධි-එන්ට්‍රොපි සංයෝගවල දෘශ්‍ය මයික්‍රොග්‍රාෆ්: (a) C-1, (b) C-2, (c) C-3, (d) C-4, (e) C-5 සහ (f) C- 6. ඇතුළත් කිරීම LAS Phase Expert මෘදුකාංගය භාවිතයෙන් ප්‍රතිවිරුද්ධ මත පදනම් වූ රූප අවධි විශ්ලේෂණ ප්‍රතිඵල සඳහා උදාහරණයක් පෙන්වයි.
fig හි පෙන්වා ඇති පරිදි. 1a, C-1 සංයුක්තයේ න්‍යාස පරිමාවන් අතර පිහිටුවා ඇති යුටෙක්ටික් ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහයක්, එහිදී අනුකෘතියේ ප්‍රමාණය සහ යුටෙක්ටික් අදියරවල ප්‍රමාණය පිළිවෙලින් 87.9 ± 0.47% සහ 12.1% ± 0.51% ලෙස ගණන් බලා ඇත. රූප සටහන 1b හි පෙන්වා ඇති සංයුක්ත (C-2) හි, ඝණීකරනය තුළ eutectic ප්රතික්රියාවක සලකුනු දක්නට නොලැබෙන අතර, C-1 සංයුක්තයේ සිට සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් වූ ක්ෂුද්ර ව්යුහයක් දක්නට ලැබේ. C-2 සංයුක්තයේ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය සාපේක්ෂව සියුම් වන අතර අනුකෘති අවධියේ (fcc) ඒකාකාරව බෙදා හරින ලද තුනී තහඩු (කාබයිඩ්) වලින් සමන්විත වේ. න්‍යාසයේ සහ කාබයිඩ්වල පරිමාව කොටස් පිළිවෙළින් 72 ± 1.69% සහ 28 ± 1.69% ලෙස ගණන් බලා ඇත. න්‍යාසය සහ කාබයිඩ් වලට අමතරව, C-3 සංයුක්තයේ නව අදියරක් (සිලිසයිඩ්) සොයා ගන්නා ලදී, Fig. 1c හි පෙන්වා ඇති පරිදි, එවැනි සිලිසයිඩ්, කාබයිඩ් සහ න්‍යාස කොටස්වල පරිමාව කොටස් 26.5% ± ලෙස ඇස්තමේන්තු කර ඇත. 0.41%, 25.9 ± 0.53, සහ 47.6 ± 0.34, පිළිවෙලින්. C-4 සංයුක්තයේ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහයේ තවත් නව අදියරක් (මිනිරන්) ද නිරීක්ෂණය විය; සම්පූර්ණ අදියර හතරක් හඳුනාගෙන ඇත. ග්‍රැෆයිට් අදියර ප්‍රකාශ රූපවල අඳුරු ප්‍රතිවිරෝධතා සහිත පැහැදිලි ගෝලාකාර හැඩයක් ඇති අතර එය කුඩා ප්‍රමාණවලින් පමණක් පවතී (ඇස්තමේන්තුගත පරිමා භාගය 0.6 ± 0.30% පමණ වේ). සංයුක්ත C-5 සහ C-6 තුළ, අදියර තුනක් පමණක් හඳුනාගෙන ඇති අතර, මෙම සංයෝගවල අඳුරු පරස්පර ග්රැෆයිට් අදියර පියලි ආකාරයෙන් දිස්වේ. සංයුක්ත S-5 හි ඇති මිනිරන් පෙති හා සසඳන විට, සංයුක්ත S-6 හි ඇති මිනිරන් පෙති පුළුල්, කෙටි සහ වඩාත් විධිමත් වේ. C-5 සංයුක්තයේ 14.9 ± 0.85% සිට C-6 සංයුක්තයේ 17.4 ± 0.55% දක්වා මිනිරන් අන්තර්ගතයේ අනුරූප වැඩි වීමක් ද නිරීක්ෂණය විය.
HEA සංයුක්තයේ එක් එක් අදියරෙහි සවිස්තරාත්මක ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය සහ රසායනික සංයුතිය තවදුරටත් විමර්ශනය කිරීම සඳහා, SEM භාවිතයෙන් සාම්පල පරීක්ෂා කරන ලද අතර EMF ලක්ෂ්‍ය විශ්ලේෂණය සහ රසායනික සිතියම්ගත කිරීම ද සිදු කරන ලදී. සංයුක්ත C-1 සඳහා ප්රතිඵල රූපයේ දැක්වේ. 2, ප්‍රධාන න්‍යාස අවධියේ කලාප වෙන් කරන යුටෙක්ටික් මිශ්‍රණ පැවතීම පැහැදිලිව දක්නට ලැබේ. සංයුක්ත C-1 හි රසායනික සිතියම Fig. 2c හි පෙන්වා ඇත, Co, Fe, Ni සහ Si අනුකෘති අවධියේ ඒකාකාරව බෙදා හැර ඇති බව දැකිය හැකිය. කෙසේ වෙතත්, පාදක HEA හි අනෙකුත් මූලද්‍රව්‍ය හා සසඳන විට න්‍යාස අවධියේදී Cr කුඩා ප්‍රමාණයක් හමු වූ අතර, Cr න්‍යාසයෙන් පිටතට විසිරී ඇති බව යෝජනා කරයි. SEM රූපයේ සුදු යුටෙක්ටික් අවධියේ සංයුතිය ක්‍රෝමියම් සහ කාබන් වලින් පොහොසත් වන අතර එය ක්‍රෝමියම් කාබයිඩ් බව පෙන්නුම් කරයි. ක්‍ෂුද්‍ර ව්‍යුහය තුළ විවික්ත SiC අංශු නොමැති වීම, අනුකෘතියේ ක්‍රෝමියම් හි නිරීක්ෂණය කරන ලද අඩු අන්තර්ගතය සහ ක්‍රෝමියම්-පොහොසත් අදියර අඩංගු යුටෙක්ටික් මිශ්‍රණයන් සමඟ ඒකාබද්ධව, දියවීමේදී SiC සම්පූර්ණයෙන් වියෝජනය වේ. SiC වියෝජනය වීමේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, සිලිකන් අනුකෘති අවධියේදී දියවී යන අතර නිදහස් කාබන් ක්‍රෝමියම් සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කර ක්‍රෝමියම් කාබයිඩ් සාදයි. දැකිය හැකි පරිදි, EMF ක්‍රමය මගින් කාබන් පමණක් ගුණාත්මකව තීරණය කරන ලද අතර, X-ray විවර්තන රටා වල ලාක්ෂණික කාබයිඩ් උච්ච හඳුනා ගැනීමෙන් අදියර ගොඩනැගීම තහවුරු විය.
(අ) නියැදි S-1 හි SEM රූපය, (b) විශාල කළ රූපය, (c) මූලද්‍රව්‍ය සිතියම, (d) සඳහන් කළ ස්ථානවල EMF ප්‍රතිඵල.
සංයුක්ත C-2 විශ්ලේෂණය රූපයේ දැක්වේ. 3. දෘෂ්‍ය අන්වීක්ෂයේ පෙනුමට සමානව, SEM පරීක්‍ෂණයෙන් ව්‍යුහය පුරා ඒකාකාරව බෙදා හරින ලද තුනී ලැමිලර් අවධියක් සහිත, අදියර දෙකකින් පමණක් සමන්විත සියුම් ව්‍යුහයක් අනාවරණය විය. matrix අදියර, සහ eutectic අදියරක් නොමැත. ලැමිලර් අදියරෙහි මූලද්‍රව්‍ය ව්‍යාප්තිය සහ EMF ලක්ෂ්‍ය විශ්ලේෂණය මගින් මෙම අදියරේදී Cr (කහ) සහ C (කොළ) සාපේක්ෂ ඉහළ අන්තර්ගතයක් අනාවරණය විය, එය නැවත වරක් දියවීමේදී SiC වියෝජනය වීම සහ ක්‍රෝමියම් ආචරණය සමඟ මුදා හරින ලද කාබන් අන්තර්ක්‍රියා පෙන්නුම් කරයි. . VEA අනුකෘතිය ලැමිලර් කාබයිඩ් අදියරක් සාදයි. මූලද්‍රව්‍ය ව්‍යාප්තිය සහ න්‍යාස අවධියේ ලක්ෂ්‍ය විශ්ලේෂණයෙන් පෙන්නුම් කළේ බොහෝ කොබෝල්ට්, යකඩ, නිකල් සහ සිලිකන් න්‍යාස අවධියේ පවතින බවයි.
(අ) S-2 නියැදියේ SEM රූපය, (b) විශාල කරන ලද රූපය, (c) මූලද්‍රව්‍ය සිතියම, (d) සඳහන් කළ ස්ථානවල EMF ප්‍රතිඵල.
C-3 සංයුක්ත වල SEM අධ්‍යයනයන් මගින් කාබයිඩ් සහ න්‍යාස අවධීන්ට අමතරව නව අවධීන් පවතින බව අනාවරණය විය. මූලද්‍රව්‍ය සිතියම (රූපය 4c) සහ EMF ලක්ෂ්‍ය විශ්ලේෂණය (රූපය 4d) පෙන්නුම් කරන්නේ නව අදියර නිකල්, කොබෝල්ට් සහ සිලිකන් වලින් පොහොසත් බවයි.
(අ) S-3 නියැදියේ SEM රූපය, (b) විශාල කරන ලද රූපය, (c) මූලද්‍රව්‍ය සිතියම, (d) සඳහන් කළ ස්ථානවල EMF ප්‍රතිඵල.
C-4 සංයුක්තයේ SEM සහ EMF විශ්ලේෂණයේ ප්රතිඵල Fig. 5. සංයුක්ත C-3 හි නිරීක්ෂණය කරන ලද අදියර තුනට අමතරව, මිනිරන් ගැටිති තිබීම ද සොයා ගන්නා ලදී. සිලිකන් පොහොසත් අදියරෙහි පරිමාව කොටස ද C-3 සංයුක්තයට වඩා වැඩි ය.
(අ) S-4 නියැදියේ SEM රූපය, (b) විශාල කරන ලද රූපය, (c) මූලද්‍රව්‍ය සිතියම, (d) සඳහන් කළ ස්ථානවල EMF ප්‍රතිඵල.
S-5 සහ S-6 සංයුක්තවල SEM සහ EMF වර්ණාවලියේ ප්‍රතිඵල පිළිවෙළින් රූප 1 සහ 2. 6 සහ 7 හි පෙන්වා ඇත. කුඩා ගෝල සංඛ්‍යාවකට අමතරව මිනිරන් පෙති තිබීම ද නිරීක්ෂණය විය. C-6 සංයුක්තයේ සිලිකන් අඩංගු අදියරෙහි ග්රැෆයිට් පෙති සංඛ්යාව සහ පරිමාව කොටස යන දෙකම C-5 සංයුක්තයට වඩා වැඩි වේ.
(අ) නියැදි C-5 හි SEM රූපය, (b) විශාල කළ දසුන, (c) මූලද්‍රව්‍ය සිතියම, (d) සඳහන් කළ ස්ථානවල EMF ප්‍රතිඵල.
(අ) S-6 නියැදියේ SEM රූපය, (b) විශාල කරන ලද රූපය, (c) මූලද්‍රව්‍ය සිතියම, (d) EMF ප්‍රතිඵල දක්වා ඇති ස්ථානවල.
HEA සංයෝගවල ස්ඵටික ව්‍යුහය ගුනාංගීකරනය ද XRD මිනුම් භාවිතයෙන් සිදු කරන ලදී. ප්‍රතිඵලය රූප සටහන 8 හි පෙන්වා ඇත. WEA (S-0) පාදයේ විවර්තන රටාවේ fcc අදියරට අනුරූප වන උච්ච පමණක් දිස්වේ. C-1, C-2 සහ C-3 සංයුක්තවල X-කිරණ විවර්තන රටා මගින් ක්‍රෝමියම් කාබයිඩ් (Cr7C3) වලට අනුරූප වන අතිරේක කඳු මුදුන් පවතින බව අනාවරණය වූ අතර, C-3 සහ C-4 සාම්පල සඳහා ඒවායේ තීව්‍රතාවය අඩු විය. එය ද මෙම සාම්පල සඳහා දත්ත EMF සමඟ. S-3 සහ S-4 සාම්පල සඳහා Co/Ni සිලිසයිඩවලට අනුරූප උච්ච නිරීක්ෂණය කරන ලදී, නැවතත් රූප 2 සහ 3 හි පෙන්වා ඇති EDS සිතියම්ගත කිරීමේ ප්‍රතිඵලවලට අනුකූල වේ. ග්රැෆයිට් වලට අනුරූප වේ.
සංවර්ධිත සංයුක්තවල ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහාත්මක සහ ස්ඵටික විද්‍යාත්මක ලක්ෂණ දෙකම එකතු කරන ලද SiC හි වියෝජනය පෙන්නුම් කරයි. මෙයට හේතුව වීඒ අනුකෘතියේ ක්‍රෝමියම් තිබීමයි. ක්‍රෝමියම් කාබන් 54.55 සඳහා ඉතා ප්‍රබල බැඳීමක් ඇති අතර න්‍යාසයේ ක්‍රෝමියම් අන්තර්ගතයේ නිරීක්ෂණය අඩු වීමෙන් පෙන්නුම් කරන පරිදි කාබයිඩ් සෑදීමට නිදහස් කාබන් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරයි. SiC56 හි විඝටනය හේතුවෙන් Si fcc අදියර වෙත ගමන් කරයි. මේ අනුව, පාදක HEA ට SiC එකතු කිරීම වැඩිවීම නිසා කාබයිඩ් අදියර ප්රමාණය සහ ක්ෂුද්ර ව්යුහයේ නිදහස් Si ප්රමාණය වැඩි විය. මෙම අතිරේක Si අඩු සාන්ද්‍රණයක (සංයුක්ත S-1 සහ S-2) න්‍යාසයේ තැන්පත් වන අතර වැඩි සාන්ද්‍රණයකදී (සංයුක්ත S-3 සිට S-6 දක්වා) අමතර කොබෝල්ට් තැන්පත් වීම සිදු වන බව සොයාගෙන ඇත. නිකල් සිලිසයිඩ්. සෘජු සංශ්ලේෂණ අධි-උෂ්ණත්ව කැලරිමිතිය මගින් ලබාගත් Co සහ Ni සිලිසයිඩ් සෑදීමේ සම්මත එන්තැල්පිය -37.9 ± 2.0, -49.3 ± 1.3, -34.9 ± 1.1 kJ mol -1 සඳහා පිළිවෙලින් Co2Si, CoSi සහ CoSi2, මේ අතර, අගයන් - 50.6 ± Ni2Si සහ Ni5Si2 සඳහා පිළිවෙලින් 1.7 සහ - 45.1 ± 1.4 kJ mol-157. මෙම අගයන් SiC සෑදීමේ තාපයට වඩා අඩු වන අතර, Co/Ni සිලිසයිඩ් සෑදීමට තුඩු දෙන SiC හි විඝටනය ශක්තිජනක ලෙස හිතකර බව පෙන්නුම් කරයි. S-5 සහ S-6 යන සංයෝග දෙකෙහිම අමතර නිදහස් සිලිකන් තිබූ අතර එය සිලිසයිඩ් සෑදීමෙන් ඔබ්බට අවශෝෂණය විය. මෙම නිදහස් සිලිකන් සාම්ප්‍රදායික වානේවල නිරීක්ෂණය කරන ලද ග්‍රැෆිටීකරණයට දායක වන බව සොයාගෙන ඇත58.
HEA මත පදනම් වූ සංවර්ධිත සෙරමික් ශක්තිමත් කරන ලද සංයෝගවල යාන්ත්‍රික ගුණාංග සම්පීඩන පරීක්ෂණ සහ දෘඪතා පරීක්ෂණ මගින් විමර්ශනය කෙරේ. සංවර්ධිත සංයුක්තවල ආතති-ආතති වක්ර රූපයේ දැක්වේ. 9a, සහ Fig. 9b හි නිශ්චිත අස්වැන්න ශක්තිය, අස්වැන්න ශක්තිය, දෘඪතාව සහ සංවර්ධිත සංයුතිවල දිගු වීම අතර විසිරීමක් පෙන්නුම් කරයි.
(අ) සම්පීඩක වික්‍රියා වක්‍ර සහ (ආ) නිශ්චිත අස්වැන්න ආතතිය, අස්වැන්න ශක්තිය, දෘඪතාව සහ දිගු බව පෙන්නුම් කරන විසිරි. S-5 සහ S-6 නිදර්ශකවල සැලකිය යුතු වාත්තු දෝෂ ඇති බැවින්, S-0 සිට S-4 දක්වා නිදර්ශක පමණක් පෙන්වා ඇති බව සලකන්න.
fig හි දැකිය හැකි පරිදි. 9, අස්වැන්න ශක්තිය පාදක VES (C-0) සඳහා 136 MPa සිට C-4 සංයුක්ත සඳහා 2522 MPa දක්වා වැඩි විය. මූලික WPP හා සසඳන විට, S-2 සංයුක්තය 37% ක පමණ අසාර්ථක වීමට ඉතා හොඳ දිගුවක් පෙන්නුම් කළ අතර සැලකිය යුතු ලෙස ඉහළ අස්වැන්නක් ශක්ති අගයන් (1200 MPa) පෙන්නුම් කළේය. මෙම සංයුක්තයේ ශක්තිය සහ ductility විශිෂ්ට සංයෝජනයක් වනුයේ විස්ථාපනය චලනය වැළැක්වීමට අපේක්ෂා කරන ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය පුරා සියුම් කාබයිඩ් ලැමලේ ඒකාකාර ව්‍යාප්තිය ඇතුළුව සමස්ත ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහයේ වැඩිදියුණු වීම හේතුවෙනි. C-3 සහ C-4 සංයෝගවල අස්වැන්න ශක්තීන් පිළිවෙලින් 1925 MPa සහ 2522 MPa වේ. මෙම ඉහළ අස්වැන්න ශක්තීන් සිමෙන්ති කාබයිඩ් සහ සිලිසයිඩ් අදියරවල ඉහළ පරිමාවේ කොටස මගින් පැහැදිලි කළ හැකිය. කෙසේ වෙතත්, මෙම අවධීන් පැවතීම ද 7% ක බිඳීමකින් දිගු වීමට හේතු විය. CoCrFeNi HEA (S-0) සහ S-1 යන පාදක සංයෝගවල ආතති-වික්‍රියා වක්‍ර උත්තල වන අතර, නිවුන් බලපෑම හෝ TRIP59,60 සක්‍රිය වීම පෙන්නුම් කරයි. S-1 නියැදිය හා සසඳන විට, S-2 නියැදියේ ආතති-වික්‍රියා වක්‍රය 10.20% ක පමණ වික්‍රියාවක අවතල හැඩයක් ඇත, එයින් අදහස් වන්නේ සාමාන්‍ය විස්ථාපන ස්ලිප් මෙම විකෘති තත්වයේ නියැදියේ ප්‍රධාන විකෘති මාදිලිය බවයි60,61 . කෙසේ වෙතත්, මෙම නිදර්ශකයේ දැඩි වීමේ අනුපාතය විශාල වික්‍රියා පරාසයක් තුළ ඉහළ මට්ටමක පවතින අතර ඉහළ වික්‍රියා වලදී උත්තල බවට සංක්‍රමණයක් ද දෘශ්‍යමාන වේ (මෙය ලිහිසි කළ සම්පීඩක බර අසමත් වීම නිසා බව බැහැර කළ නොහැක). ) සංයුක්ත C-3 සහ C-4 ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය තුළ කාබයිඩ් සහ සිලිසයිඩවල වැඩි පරිමා භාග පැවතීම හේතුවෙන් සීමිත ප්ලාස්ටික් බව පමණි. මෙම සංයුක්ත සාම්පලවල සැලකිය යුතු වාත්තු දෝෂ හේතුවෙන් සංයුක්ත C-5 සහ C-6 සාම්පලවල සම්පීඩන පරීක්ෂණ සිදු කර නොමැත (රූපය 10 බලන්න).
C-5 සහ C-6 සංයුක්ත සාම්පලවල වාත්තු දෝෂ (රතු ඊතල මගින් දක්වනු ලැබේ) ස්ටීරියෝමික්‍රොග්‍රැෆ්.
VEA සංයුක්තවල දෘඪතාව මැනීමේ ප්රතිඵල Fig. 9b. පාදක WEA හි දෘඪතාව 130±5 HV වන අතර, S-1, S-2, S-3 සහ S-4 සාම්පලවල දෘඪතා අගයන් 250±10 HV, 275±10 HV, 570±20 HV සහ 755±20 HV. දෘඪතාව වැඩිවීම සම්පීඩන පරීක්ෂණවලින් ලබාගත් අස්වැන්නේ ශක්තියේ වෙනස සමඟ හොඳ එකඟතාවයකින් යුක්ත වූ අතර සංයුක්තයේ ඝන ද්රව්ය ප්රමාණය වැඩි වීම සමඟ සම්බන්ධ විය. එක් එක් නියැදියේ ඉලක්ක සංයුතිය මත පදනම්ව ගණනය කරන ලද නිශ්චිත අස්වැන්න ශක්තිය ද රූපයේ දැක්වේ. 9b. සාමාන්‍යයෙන්, සංයුක්ත C-2 සඳහා අස්වැන්න ශක්තිය (1200 MPa), දෘඪතාව (275 ± 10 HV) සහ අසාර්ථකත්වයට සාපේක්ෂ දිගු වීම (~ 37%) හි හොඳම සංයෝජනය නිරීක්ෂණය කෙරේ.
විවිධ පංතිවල ද්රව්ය සමඟ සංවර්ධිත සංයුක්තයේ අස්වැන්න ශක්තිය හා සාපේක්ෂ දිගු කිරීම සංසන්දනය කිරීම Fig. 11a හි දැක්වේ. මෙම අධ්‍යයනයේ CoCrFeNi මත පදනම් වූ සංයුති ඕනෑම ආතති මට්ටමකදී ඉහළ දිගුවීමක් පෙන්නුම් කරයි62. මෙම අධ්‍යයනයේ දී වර්ධනය කරන ලද HEA සංයෝගවල ගුණයන් දිග්ගැස්සීමට සාපේක්ෂව අස්වැන්නේ ශක්තියේ කුමන්ත්‍රණයේ කලින් පදිංචි නොවූ කලාපය තුළ පවතින බව ද දැක ගත හැකිය. මීට අමතරව, සංවර්ධිත සංයුක්තවලට පුළුල් පරාසයක ශක්තිය (277 MPa, 1200 MPa, 1925 MPa සහ 2522 MPa) සහ දිගු (>60%, 37%, 7.3% සහ 6.19%) ඇත. උසස් ඉංජිනේරු යෙදුම්63,64 සඳහා ද්‍රව්‍ය තෝරාගැනීමේදී අස්වැන්නේ ශක්තිය ද වැදගත් සාධකයකි. මේ සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, වර්තමාන නව නිපැයුමේ HEA සංයෝග අස්වැන්න ශක්තියේ සහ දිගු කිරීමේ විශිෂ්ට සංයෝජනයක් ප්‍රදර්ශනය කරයි. මෙයට හේතුව අඩු ඝනත්ව SiC එකතු කිරීම නිසා ඉහළ නිශ්චිත අස්වැන්නක් ශක්තියක් සහිත සංයෝග ඇති වීමයි. HEA සංයුක්තවල නිශ්චිත අස්වැන්න ශක්තිය සහ දිගු කිරීම, Fig. 11b හි පෙන්වා ඇති පරිදි HEA FCC සහ පරාවර්තක HEA ලෙස එකම පරාසයක පවතී. සංවර්ධිත සංයුක්තවල දෘඪතාව සහ අස්වැන්න ශක්තිය දැවැන්ත ලෝහ වීදුරු සඳහා සමාන පරාසයක පවතී (රූපය 11c). දැවැන්ත ලෝහ වීදුරු (BMS) ඉහළ දෘඪතාව සහ අස්වැන්න ශක්තිය මගින් සංලක්ෂිත වේ, නමුත් ඒවායේ දිගු වීම සීමාසහිත වේ. කෙසේ වෙතත්, මෙම අධ්‍යයනයේ දී වර්ධනය කරන ලද සමහර HEA සංයෝගවල දෘඪතාව සහ අස්වැන්නේ ශක්තිය ද සැලකිය යුතු දිගු වීමක් පෙන්නුම් කරයි. මේ අනුව, VEA විසින් සංවර්ධනය කරන ලද සංයෝගවල විවිධ ව්‍යුහාත්මක යෙදුම් සඳහා යාන්ත්‍රික ගුණාංගවල අද්විතීය සහ සොයන සංයෝගයක් ඇති බව නිගමනය විය. FCC HEA න්‍යාසය තුළ පිහිටුවා ඇති දෘඩ කාබයිඩ් ඒකාකාර විසරණය මගින් යාන්ත්‍රික ගුණාංගවල මෙම අද්විතීය සංයෝජනය පැහැදිලි කළ හැකිය. කෙසේ වෙතත්, වඩා හොඳ ශක්තියේ සංයෝජනයක් සාක්ෂාත් කර ගැනීමේ ඉලක්කයේ කොටසක් ලෙස, සෙරමික් අදියර එකතු කිරීමෙන් ඇතිවන ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහාත්මක වෙනස්කම් S-5 සහ S-6 සංයෝගවල ඇති වාත්තු දෝෂ වළක්වා ගැනීම සඳහා හොඳින් අධ්‍යයනය කර පාලනය කළ යුතුය. ductility. ස්ත්රී පුරුෂ භාවය.
මෙම අධ්‍යයනයේ ප්‍රතිඵල විවිධ ව්‍යුහාත්මක ද්‍රව්‍ය සහ HEAs සමඟ සංසන්දනය කරන ලදී: (a) දිගු කිරීම එදිරිව අස්වැන්න ශක්තිය62, (b) නිශ්චිත අස්වැන්න ආතතිය එදිරිව ductility63 සහ (c) අස්වැන්න ශක්තිය එදිරිව දෘඪතාව65.
SiC එකතු කිරීමත් සමඟ HEA CoCrFeNi පද්ධතිය මත පදනම් වූ HEA-සෙරමික් සංයෝග මාලාවක ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය සහ යාන්ත්‍රික ගුණාංග අධ්‍යයනය කර පහත නිගමනවලට එළඹ ඇත:
චාප ද්‍රවාංක ක්‍රමය භාවිතා කර CoCrFeNi HEA වෙත SiC එකතු කිරීමෙන් අධි එන්ට්‍රොපි මිශ්‍ර ලෝහ සංයෝග සාර්ථකව සංවර්ධනය කළ හැක.
චාප දියවීමේදී SiC දිරාපත් වන අතර, කාබයිඩ්, සිලිසයිඩ් සහ මිනිරන් අවධිවල ස්ථානගතව ගොඩනැගීමට මග පාදයි, එහි පැවතීම සහ පරිමා භාගය HEA පාදයට එකතු කරන SiC ප්‍රමාණය මත රඳා පවතී.
HEA සංයුක්ත බොහෝ විශිෂ්ට යාන්ත්‍රික ගුණ ප්‍රදර්ශනය කරයි, අස්වැන්නේ ශක්තියට එදිරිව දිග්ගැස්සීමේ ප්‍රදේශය මත කලින් පදිංචි නොවූ ප්‍රදේශවලට වැටෙන ගුණාංග. 6 wt% SiC භාවිතා කරමින් සාදන ලද HEA සංයුක්තයේ අස්වැන්න ශක්තිය 37% ductility පවත්වා ගනිමින් HEA පාදයේ මෙන් අට ගුණයකට වඩා වැඩි විය.
HEA සංයුක්තවල දෘඪතාව සහ අස්වැන්න ශක්තිය තොග ලෝහ වීදුරු (BMG) පරාසයක පවතී.
උසස් ව්‍යුහාත්මක යෙදුම් සඳහා ලෝහ-යාන්ත්‍රික ගුණවල විශිෂ්ට සංකලනයක් සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා අධි-එන්ට්‍රොපි මිශ්‍ර මිශ්‍ර සංයෝග ප්‍රබෝධමත් ප්‍රවේශයක් නියෝජනය කරන බව සොයාගැනීම් යෝජනා කරයි.