CoCrFeNi waa cubic (fcc) kuuban waji-ku-daneeya oo si wanaagsan loo bartay Diirada daraasaddan ayaa ah hagaajinta dheelitirnaanta xoogga iyo ductility HEA-yadan oo kale iyadoo lagu darayo xaddi kala duwan oo SiC ah iyadoo la adeegsanayo habka dhalaalidda arc. Waxaa la aasaasay in joogitaanka chromium ee saldhigga HEA uu keeno kala-goynta SiC inta lagu jiro dhalaalidda. Sidaa darteed, isdhexgalka kaarboonka bilaashka ah ee chromium waxay keenaysaa in goobta laga sameeyo chromium carbides, halka silikoon bilaash ah uu ku sii jiro xalka saldhigga HEA iyo/ama la falgala walxaha ka kooban saldhigga HEA si ay u sameeyaan silicides. Marka maaddada SiC ay korodho, marxaladda qaab-dhismeedku waxay isku beddeshaa taxanaha soo socda: fcc → fcc + eutectic → fcc + chromium flakes → fcc + chromium carbide flakes + silicide Natiijooyinka ka soo baxay waxay muujinayaan qalab farsamo oo aad u ballaaran (xoog soo saarid oo ka bilaabma 277 MPa in ka badan 60% elongation ilaa 2522 MPa at 6% elongation) marka la barbar dhigo alaabooyinka caadiga ah iyo kuwa sare ee entropy. Qaar ka mid ah isku-dhafka sare ee entropy ee la sameeyay ayaa muujinaya isku-dar aad u wanaagsan oo ah sifooyin farsamo (xoog soo saarid ah 1200 MPa, elongation 37%) waxayna qabsadeen gobollo aan hore loo gaari karin oo ku saabsan jaantuska soo-saarka walbahaarka-kordhinta. Marka lagu daro dhererka cajiibka ah, engegnaanta iyo wax soo saarka ee isku-dhafka HEA waxay la mid yihiin muraayadaha macdan ee bulk. Sidaa darteed, waxaa la rumeysan yahay in horumarinta isku-dhafka sare ee entropy ay gacan ka geysan karto in la gaaro isku-dhafka wanaagsan ee guryaha farsamada ee codsiyada qaabdhismeedka sare.
Horumarinta alwaaxyada sare ee entropy waa fikrad cusub oo rajo leh oo ku jirta birta1,2. Alloys entropy High (HEA) ayaa muujiyay in tiro ka mid ah kiisas isugeyn aad u fiican oo ah sifooyinka jirka iyo farsamada, oo ay ku jiraan xasiloonida kulaylka sare3,4 superplastic elongation5,6 caabbinta daalka7,8 iska caabin daxalka9,10,11, xirashada aad u fiican12,13,14 ,15 iyo sifooyinka tribological15,16,17 xitaa heerkul sare18,19,20,21,22 iyo qalabka farsamada oo hooseeya heerkulka23,24,25. Isku dhafka ugu wanaagsan ee guryaha farsamada ee HEA waxaa badanaa loo aaneeyaa afar saameyn oo waaweyn, kuwaas oo ah qaabeynta sare ee entropy26, qalloocin xoog leh27, faafin gaabis28 iyo cocktail effect29. HEAs waxaa badanaa loo kala saaraa sida FCC, BCC iyo noocyada HCP. FCC HEA waxay caadi ahaan ka kooban tahay walxaha kala-guurka ah sida Co, Cr, Fe, Ni iyo Mn waxayna muujisaa ductility aad u fiican (xitaa heerkul hooseeya25) laakiin xoog hooseeya. BCC HEA waxay inta badan ka kooban tahay curiyayaasha cufnaanta sare sida W, Mo, Nb, Ta, Ti iyo V waxayna leedahay awood aad u saraysa laakiin ductility hooseeya iyo tabar gaar ah oo hoose30.
Wax ka beddelka qaab-dhismeed-yar ee HEA oo ku salaysan mashiinnada, farsamaynta heerkulbeegga iyo ku-darka walxaha ayaa la baadhay si loo helo isku-dhafka ugu wanaagsan ee guryaha farsamada. CoCrFeMnNi FCC HEA waxaa ku dhacay qallafsanaan balaastiig ah oo daran by torsion-cadaadiska sare, taas oo horseedaysa koror weyn ee adkaanta (520 HV) iyo xoog (1950 MPa), laakiin horumarinta ee ah nanocrystalline microstructure (~ 50 nm) ka dhigaysa aluminium brittle31 . Waxaa la ogaaday in isku-darka isku-dhafka mataanaha (TWIP) iyo beddelidda balaastiigga (TRIP) ee CoCrFeMnNi HEAs ay siisay adkeysi shaqo oo wanaagsan taasoo keentay kororka jilicsanaanta sare, in kasta oo ay ku kacayso qiyamka xoogga adag ee dhabta ah. Hoosta (1124 MPa) 32. Samaynta qaab-dhismeed yar-yar oo lakab ah (oo ka kooban lakab khafiif ah oo qallafsan iyo xudunta aan habaysanayn) ee CoCrFeMnNi HEA iyadoo la adeegsanayo fiiqista toogashada waxay keentay koror xoog ah, laakiin horumarkani wuxuu ku koobnaa ilaa 700 MPa33. Raadinta agabka ugu wanaagsan ee xoogga iyo ductility, horumarinta HEA-yada badan iyo eutectic HEAs iyadoo la adeegsanayo ku-darka curiyeyaasha aan isoatomic ahayn ayaa sidoo kale la baaray34,35,36,37,38,39,40,41. Runtii, waxaa la ogaaday in qaybinta wanaagsan ee wejiyada adag iyo kuwa jilicsan ee eutectic high-entropy alloys ay u horseedi karto isku-dar ka wanaagsan oo xoog iyo ductility35,38,42,43.
Nidaamka CoCrFeNi waa daawaynta-entropy-sare ee FCC hal-weji ah oo si weyn loo dersay. Nadaamkani waxa uu muujinayaa adkeysiga shaqada degdega ah44 iyo ductility aad u fiican45,46 heerkul hoose iyo mid sareba. Isku dayo kala duwan ayaa la sameeyay si loo hagaajiyo awoodeeda yaraa (~ 300 MPa) 47,48 oo ay ku jiraan sifaynta hadhuudhka25, qaab-dhismeed yar oo kala duwan49, roobabka50,51,52 iyo caagagga isbeddelka keenay (TRIP)53. Sifaynta hadhuudhka ee cubic HEA CoCrFeNi cubic wejiga ku salaysan ee sawir qabow ee xaaladaha daran waxay kordhisaa xoogga ilaa 300 MPa47.48 ilaa 1.2 GPa25, laakiin waxay hoos u dhigtaa luminta ductility in ka badan 60% ilaa 12.6%. Ku darida Al ee HEA ee CoCrFeNi waxay keentay samaynta qaab-dhismeed yar oo kala duwan, kaas oo kordhiyey awoodeeda wax-soo-saarka ilaa 786 MPa iyo dhererkeeda qaraabo ilaa 22%49. CoCrFeNi HEA waxaa lagu daray Ti iyo Al si ay u sameeyaan roobab, si ay u sameeyaan xoojinta roobabka, kordhinta awoodeeda wax-soo-saarka ilaa 645 MPa iyo dhererka ilaa 39%51. Habka TRIP (waji-kubik → hexahedral martensitic transformation) iyo mataanayntu waxay kordhisay awoodda xajinta ee CoCrFeNi HEA ilaa 841 MPa iyo dhererka jaban ilaa 76%53.
Waxa kale oo la isku dayay in lagu daro xoojinta dhoobada HEA wejiga cubic matrix si loo horumariyo ka kooban entropy sare kuwaas oo muujin kara isku darka wanaagsan ee xoogga iyo ductility. Isku-dhafka leh entropy sare waxaa lagu farsameeyay vacuum arc melting44, alloying farsamo45,46,47,48,52,53, spark plasma sintering46,51,52, vacuum hot pressing45, cadaadis isostatic kulul47,48 iyo horumarinta hababka wax soo saarka wax soo saarka43, 50. Carbides , oxides iyo nitrides sida WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 iyo Y2O351 ayaa loo isticmaalay sidii xoojinta dhoobada ee horumarinta ka kooban HEA. Doorashada matrix HEA saxda ah iyo dhoobada ayaa si gaar ah muhiim u ah marka la naqshadeynayo oo la horumarinayo isku-dhafka HEA adag oo waara. Shaqadan, CoCrFeNi ayaa loo doortay inay noqoto matrixka. Xaddi kala duwan oo SiC ah ayaa lagu daray CoCrFeNi HEA iyo saamaynta ay ku leeyihiin qaab-dhismeedka yar yar, halabuurka wejiga, iyo sifooyinka farsamada ayaa la darsay.
Biraha nadiifka ah ee sarreeya Co, Cr, Fe, iyo Ni (99.95 wt%) iyo budada SiC (nadiifinta 99%, cabbirka -400 mesh) ee qaabka qaybaha hoose ayaa loo isticmaalay sidii alaab cayriin ah oo loogu talagalay abuurista isku-dhafka HEA. Halabuurka isoatomic ee CoCrFeNi HEA ayaa markii hore lagu dhejiyay caaryada naxaasta ah ee biyaha qaboojiyey ee hemispherical, ka dibna qolka waxaa loo daadgureeyay 3 · 10-5 mbar. Gaaska argon oo nadiif ah oo sarreeya ayaa la soo bandhigay si loo gaaro faakuumka looga baahan yahay dhalaalidda arc ee leh korantada tungsten ee aan la isticmaali karin. Natiijadii ka soo baxday waa la rogrogaa oo la dhalaaliyaa shan jeer si loo hubiyo sinnaanta wanaagsan. Isku-dhafan heersare ah oo isku-dhafan oo noocyo kala duwan ah ayaa la diyaariyey iyadoo lagu daray xaddi cayiman oo SiC ah badhamada Equiatomic CoCrFeNi, kuwaas oo dib-u-soo-noqosho lagu sameeyay shan laab rogaal celin iyo dib u dhalaal xaalad kasta. Badhanka la qaabeeyey ee ka soo baxay isku-dhafka ayaa la jaray iyadoo la isticmaalayo EDM si loo tijaabiyo iyo sifo kale. Tusaalooyinka daraasaadka qaab-dhismeedka yar yar ayaa loo diyaariyey iyadoo loo eegayo hababka birta-habboon ee caadiga ah. Marka hore, shaybaarada waxa lagu baadhay iyada oo la isticmaalayo mikroskoob fudud (Leica Microscope DM6M) iyada oo la adeegsanayo software-ka Leica Sawirka Falanqaynta (Las Phase Expert) ee falanqaynta wejiga tirada. Saddex sawir oo laga soo qaaday meelo kala duwan oo wadartoodu dhan tahay 27,000 µm2 ayaa loo doortay falanqaynta wajiga. Daraasado yaryar oo faahfaahsan oo faahfaahsan, oo ay ku jiraan falanqaynta halabuurka kiimikada iyo falanqaynta qaybinta walxaha, ayaa lagu sameeyay mikroskoob elektaroonig ah (JEOL JSM-6490LA) oo ku qalabaysan nidaamka falanqaynta tamarta kala firdhisanaanta spectroscopy (EDS). Astaamaha qaab dhismeedka kristaalka ah ee isku-dhafka HEA waxaa lagu sameeyay iyadoo la adeegsanayo nidaamka kala-duwanaanta raajada (Bruker D2 wejiga shifter) iyadoo la adeegsanayo isha CuKα oo leh cabbir tallaabo ah 0.04°. Saamaynta isbeddellada qaab-dhismeed-yar ee sifooyinka farsamada ee isku-dhafka HEA ayaa la bartay iyadoo la adeegsanayo tijaabooyinka microhardness ee Vickers iyo tijaabooyinka cadaadiska. Tijaabada adkaanta, culeys dhan 500 N ayaa lagu codsadaa 15 ilbiriqsi iyadoo la isticmaalayo ugu yaraan 10 indho-indheyn muunadkiiba. Tijaabooyinka isku-buufinta ee isku-dhafka HEA ee heerkulka qolka ayaa lagu sameeyay muunado leydi ah (7 mm × 3 mm × 3 mm) Shimadzu 50KN mashiinka tijaabada caalamiga ah (UTM) oo ah heerka cadaadiska bilowga ah ee 0.001/s.
Isku-dhafka sare ee entropy, oo hadda ka dib loo tixraacayo muunado S-1 ilaa S-6, ayaa la diyaariyey iyadoo lagu daray 3%, 6%, 9%, 12%, 15%, iyo 17% SiC (dhammaan miisaan ahaan%) CoCrFeNi matrix . siday u kala horreeyaan. Tusaalaha tixraaca ee aan SiC lagu darin ayaa hadda ka dib loo tixraacaa muunad S-0. Mikrogarafyada indhaha ee isku-dhafka HEA ee horumaray ayaa lagu muujiyay berdihii. 1, halkaas oo, iyada oo ay ugu wacan tahay isku darka waxyaabo kala duwan oo lagu daro, qaab-dhismeedka hal-wejiga ah ee CoCrFeNi HEA ayaa loo beddelay qaab-dhismeed yar oo ka kooban wejiyo badan oo leh qaab-dhismeedka, cabbirrada, iyo qaybinta kala duwan. Qadarka SiC ee ka kooban Qadarka weji kasta waxaa lagu go'aamiyay falanqaynta sawirka iyadoo la isticmaalayo software Khabiirka Wajiga LAS. Gelitaanka Jaantuska 1 (midig sare) ayaa tusinaysa aag tusaale u ah falanqayntan, iyo sidoo kale jajabka aagga qayb kasta oo ka mid ah wejiga.
Maqal-garaafyada indhaha ee isku-dhafka entropy-sare ee la sameeyay: (a) C-1, (b) C-2, (c) C-3, (d) C-4, (e) C-5 iyo (f) C- 6. Gelitaanka wuxuu muujinayaa tusaale natiijada falanqaynta wajiga sawirka ku salaysan isbarbardhigga iyadoo la adeegsanayo software-ka Khabiirka Wajiga LAS.
Sida ku cad fig. 1a, qaab-dhismeed yar oo eutectic ah oo ka dhex abuurmay mugga matrixka ee C-1, halkaas oo qaddarka matrixka iyo wejiyada eutectic lagu qiyaasay 87.9 ± 0.47% iyo 12.1% ± 0.51%, siday u kala horreeyaan. Isku-dhafka (C-2) ee lagu muujiyay sawirka 1b, ma jiraan calaamado muujinaya fal-celinta eutectic inta lagu jiro xoojinta, iyo qaab-dhismeed yar oo gebi ahaanba ka duwan kan isku-dhafka C-1 ayaa la arkay. Qaab-dhismeedka-yar ee isku-dhafka C-2 waa mid aad u fiican wuxuuna ka kooban yahay taargooyin khafiif ah (carbides) oo si isku mid ah loogu qaybiyay wejiga matrixka (fcc). Qaybaha mugga ee matrixka iyo carbide waxa lagu qiyaasaa 72 ± 1.69% iyo 28 ± 1.69%, siday u kala horreeyaan. Marka lagu daro matrixka iyo carbide, waji cusub (silicid) ayaa laga helay isku-dhafka C-3, sida ku cad sawirka 1c, halkaas oo jajabyada mugga ee silicide, carbide, iyo wejiyada matrixka lagu qiyaasay qiyaastii 26.5% ± 0.41%, 25.9 ± 0.53, iyo 47.6 ± 0.34, siday u kala horreeyaan. Marxalad kale oo cusub (graphite) ayaa sidoo kale lagu arkay qaab-dhismeedka yar-yar ee isku-dhafka C-4; wadar ahaan afar waji ayaa la aqoonsaday. Marxaladda garaafyada waxay leedahay qaab globular gaar ah oo leh kala duwanaansho mugdi ah oo muuqaallo muuqaal ah waxayna ku jirtaa oo kaliya xaddi yar (jajabka qiyaasta qiyaasta waxay ku saabsan tahay 0.6 ± 0.30%). Isku-dhafka C-5 iyo C-6, saddex weji oo keliya ayaa la aqoonsaday, iyo wejiga garaafiga is-barbardhigga ee mugdiga ah ee isku-dhafkan wuxuu u muuqdaa qaab jajab ah. Marka la barbar dhigo garaafyada garaafyada ee Composite S-5, garaafyada garaafyada ee Composite S-6 waa ka balaadhan yihiin, ka gaaban yihiin, iyo kuwo joogto ah. Korodhka u dhigma ee maadada garaafka ayaa sidoo kale laga arkay 14.9 ± 0.85% ee C-5 isku-dhafka ah ilaa 17.4 ± 0.55% ee isku-dhafka C-6.
Si loo sii baaro qaab-dhismeedka yar yar ee faahfaahsan iyo ka kooban kiimikaad ee weji kasta oo ka kooban HEA, muunado ayaa la baadhay iyadoo la isticmaalayo SEM, iyo falanqaynta dhibcaha EMF iyo khariidaynta kiimikada ayaa sidoo kale la sameeyay. Natiijooyinka isku-dhafka C-1 ayaa lagu muujiyey berdaha. 2, halkaas oo joogitaanka isku dhafka eutectic ee kala soocaya gobollada marxaladda matrixka ugu weyn si cad loo arkay. Khariidadda kiimikada ee isku-dhafka C-1 ayaa lagu muujiyay sawirka 2c, halkaas oo laga arki karo in Co, Fe, Ni, iyo Si ay si isku mid ah ugu qaybsan yihiin marxaladda matrixka. Si kastaba ha ahaatee, qadar yar oo Cr ah ayaa laga helay marxaladda matrixka marka loo eego walxaha kale ee saldhigga HEA, taasoo soo jeedinaysa in Cr uu ka baxay shaxanka. Halabuurka wajiga eutectic ee cad ee sawirka SEM wuxuu qani ku yahay chromium iyo carbon, taas oo muujinaysa in ay tahay chromium carbide. Maqnaanshaha qaybo kala duwan oo SiC ah oo ku jira qaab-dhismeed yar, oo ay weheliso maadada hoose ee chromium ee shaxanka iyo joogitaanka isku-dhafka eutectic ee ka kooban wejiyada chromium-hodanka ah, ayaa muujinaya burburka dhamaystiran ee SiC inta lagu jiro dhalaalidda. Natiijada kala-baxa ee SiC, Silicon waxay ku milmi kartaa marxaladda matrixka, iyo kaarboonka bilaashka ah waxay la falgalaan chromium si ay u sameeyaan chromium carbides. Sida la arki karo, kaarboonka kaliya ayaa si tayo leh loo go'aamiyay habka EMF, iyo samaynta wejiga waxaa lagu xaqiijiyay aqoonsiga ugu sarreeya ee carbide-ka sifo ee qaababka kala-duwanaanshaha raajada.
(a) Sawirka SEM ee muunada S-1, (b) sawirka weyn, (c) khariidad element, (d) Natiijooyinka EMF ee meelaha la tilmaamay.
Falanqaynta isku-dhafka C-2 ayaa lagu muujiyey berdaha. 3. Si la mid ah muuqaalka muraayadda indhaha, baaritaanka SEM ayaa muujiyay qaab-dhismeed wanaagsan oo ka kooban laba waji oo keliya, iyada oo joogitaanka weji khafiif ah oo khafiif ah oo si siman loo qaybiyay dhammaan qaab-dhismeedka. wejiga matrix, mana jiro weji eutectic ah. Qaybinta walxaha iyo falanqaynta dhibcaha EMF ee marxaladda lamellar waxay muujisay wax aad u sarreeya oo ah Cr (jaalle) iyo C (cagaaran) marxaladdan, taas oo mar kale muujinaysa kala-goynta SiC inta lagu jiro dhalaalka iyo isdhexgalka kaarboonka la sii daayay ee saameynta chromium . Matrixka VEA wuxuu sameeyaa weji carbide lamellar ah. Qaybinta walxaha iyo falanqaynta dhibcaha ee marxaladda matrixka waxay muujisay in inta badan cobalt, birta, nikkel iyo silikon ay ku jiraan marxaladda matrixka.
(a) Sawirka SEM ee muunada S-2, (b) sawirka wayn, (c) khariidad element, (d) Natiijooyinka EMF ee meelaha la tilmaamay.
Daraasadaha SEM ee isku-dhafka C-3 ayaa muujiyay joogitaanka wejiyada cusub marka lagu daro wejiyada carbide iyo matrixka. Khariidadda asaasiga ah (Jaantus. 4c) iyo EMF dhibcaha falanqaynta (Jaantus. 4d) waxay muujinayaan in marxaladda cusubi ay hodan ku tahay nikkel, kobalt, iyo silikoon.
(a) Sawirka SEM ee muunada S-3, (b) sawirka wayn, (c) khariidad element, (d) Natiijooyinka EMF ee meelaha la tilmaamay.
Natiijooyinka falanqaynta SEM iyo EMF ee isku-dhafka C-4 ayaa lagu muujiyay Fig. 5. Marka lagu daro saddexda weji ee lagu arkay C-3 isku dhafan, joogitaanka qanjidhada graphite ayaa sidoo kale la helay. Jajabka mugga ee wejiga hodanka ku ah silikoon sidoo kale wuu ka sarreeyaa kan isku-dhafka C-3.
(a) Sawirka SEM ee muunada S-4, (b) sawirka wayn, (c) khariidad element, (d) Natiijooyinka EMF ee meelaha la tilmaamay.
Natiijooyinka SEM iyo EMF ee isku-dhafka S-5 iyo S-6 ayaa lagu muujiyey jaantusyada 1 iyo 2. 6 iyo 7, siday u kala horreeyaan. Marka lagu daro tiro yar oo wareeg ah, joogitaanka jajabyada graphite ayaa sidoo kale la arkay. Tirada jajabyada garaafyada labadaba iyo jajabka mugga ee wejiga silikoon-ku jira ee isku-dhafka C-6 waxay ka weyn yihiin isku-dhafka C-5.
(a) Sawirka SEM ee muunada C-5, (b) aragti weyn, (c) khariidad hoose, (d) Natiijooyinka EMF ee meelaha la tilmaamay.
(a) Sawirka SEM ee muunada S-6, (b) sawirka wayn, (c) khariidad element, (d) Natiijooyinka EMF ee meelaha la tilmaamay.
Qaab dhismeedka Crystal ee isku-dhafka HEA ayaa sidoo kale la sameeyay iyadoo la adeegsanayo cabirrada XRD. Natiijadu waxay muujinaysaa Jaantuska 8. Qaabka kala-duwanaanshaha ee saldhigga WEA (S-0), kaliya meelaha ugu sarreeya ee u dhigma wejiga fcc ayaa muuqda. Qaababka kala-duwanaanshaha raajada ee isku-dhafka C-1, C-2, iyo C-3 ayaa shaaca ka qaaday joogitaanka meelaha ugu sarreeya ee u dhigma chromium carbide (Cr7C3), xooggooduna wuu ka hooseeyaa muunadaha C-3 iyo C-4, kuwaas oo tilmaamay taas oo sidoo kale leh xogta EMF ee shaybaaradan. Meelaha ugu sarreeya ee u dhigma Co/Ni silicides ayaa lagu arkay shaybaarrada S-3 iyo S-4, mar kale oo waafaqsan natiijooyinka khariidaynta EDS ee lagu muujiyay jaantusyada 2 iyo 3. Sida ku cad sawirka 3 iyo sawirka 4. 5 iyo S-6 ayaa la arkay. u dhiganta garaafka.
Labada astaamood ee qaab-dhismeed-yar iyo sifooyin crystallographic ee isku-dhafka la sameeyay ayaa muujiyay kala-goynta SiC-da lagu daray. Tan waxa u sabab ah joogitaanka chromium ee matrixka VEA. Chromium waxay xidhiidh aad u xoog badan u leedahay kaarboon 54.55 waxayna la falgashaa kaarboon bilaasha si ay u samaysato karbides, sida lagu muujiyay hoos u dhaca la arkay waxa ku jira chromium-ka tusmada. Si wuxuu u gudbaa wajiga fcc sababtoo ah kala qaybsanaanta SiC56. Sidaa daraadeed, kororka ku darida SiC ee saldhigga HEA waxay keentay kororka qadarka wajiga carbide iyo qadarka Si ee bilaashka ah ee qaab-dhismeedka yar yar. Waxaa la ogaaday in Si-da dheeraadka ah lagu keydiyo shaxanka ee heerarka hoose (ee isku-dhafka S-1 iyo S-2), halka heerarka sare (isku-darka S-3 ilaa S-6) ay keenayso kayd dheeri ah oo kobalt ah /. nickel silicide. Heerarka enthalpy ee samaynta Co iyo Ni silicides, oo laga helay isku-dhafka tooska ah ee heerkulka heerkulka sare, waa -37.9 ± 2.0, -49.3 ± 1.3, -34.9 ± 1.1 kJ mol -1 ee Co2Si, CoSi iyo CoSi2, siday u kala horreeyaan, halka kuwan qiimaha waa - 50.6 ± 1.7 iyo - 45.1 ± 1.4 kJ mol-157 ee Ni2Si iyo Ni5Si2, siday u kala horreeyaan. Qiimayaashani way ka hooseeyaan kulaylka samaynta SiC, taas oo muujinaysa in kala qaybsanaanta SiC ee u horseedaysa samaynta Co/Ni silicides ay si tamar leh u wanaagsan tahay. Labada qaybood ee S-5 iyo S-6, silikoon dheeraad ah oo bilaash ah ayaa ku jiray, kaas oo la nuugay ka baxsan samaynta silicide. Siliconkan bilaashka ah ayaa la ogaaday inuu gacan ka geysto garaafaynta lagu arkay birta caadiga ah58.
Tilmaamaha farsamada ee isku-dhafka dhoobada-xoojiyey ee la sameeyay ee ku salaysan HEA waxaa lagu baaraa tijaabooyinka cadaadiska iyo tijaabooyinka adkaanta. Curyaaminta culeyska culeyska ee isku-dhafka la sameeyay ayaa lagu muujiyay berdihii. 9a, iyo Jaantuska 9b waxay muujinaysaa kala firdhisanaanta u dhaxaysa xoogga wax-soo-saarka gaarka ah, xoogga dhalidda, adkaanta, iyo dhererka isku-dhafka la horumariyay.
(a) Qalloocyada ciriiriga ah iyo (b) meelo kala firdhiso oo muujinaya culeys wax-soo-saar gaar ah, xoog wax-soo-saar, qallafsanaan iyo dherer. Ogsoonow in shaybaarrada S-0 ilaa S-4 oo keliya la muujiyay, maadaama shaybaarrada S-5 iyo S-6 ay ka kooban yihiin cillado shubid oo waaweyn.
Sida lagu arkay fig. 9, xoogga wax-soo-saarka wuxuu ka kordhay 136 MPa ee saldhigga VES (C-0) ilaa 2522 MPa ee isku-dhafka C-4. Marka la barbardhigo WPP-ga aasaasiga ah, isku-dhafka S-2 wuxuu muujiyay koror aad u wanaagsan oo ku saabsan fashilka ku saabsan 37%, sidoo kale wuxuu muujiyay qiimaha xoogga wax-soo-saarka (1200 MPa). Isku-dhafka aadka u fiican ee xoogga iyo ductility ee isku-dhafkan waxaa sabab u ah hagaajinta guud ahaan qaab-dhismeedka yar-yar, oo ay ku jiraan qaybinta lebbiska ah ee lamellae carbide wanaagsan oo dhan oo dhan microstructure, kaas oo la filayo inuu joojiyo dhaqdhaqaaqa kala-baxa. Awoodaha wax-soo-saarka ee isku-dhafka C-3 iyo C-4 waa 1925 MPa iyo 2522 MPa, siday u kala horreeyaan. Awoodahaas sare ee wax-soo-saarka waxaa lagu sharxi karaa jajabka mugga sare ee karbidhida sibidhka iyo wejiyada silicide. Si kastaba ha ahaatee, joogitaanka wejiyadani waxay sidoo kale keeneen dhererka nasashada kaliya 7%. Curyaaminta culayska cadaadiska ee saldhigyada isku-dhafka ah ee CoCrFeNi HEA (S-0) iyo S-1 waa kuwo isku xidhan, oo muujinaya firfircoonida saamaynta mataanaynta ama TRIP59,60. Marka la barbar dhigo muunadda S-1, qalooca culayska culayska ee muunadda S-2 waxa ay leedahay qaab qallafsan oo culayskeedu dhan yahay 10.20%, taas oo macnaheedu yahay in warqadda kala-baxa ee caadiga ahi uu yahay qaabka qalloocan ee muunadda ee gobolkan qalloocan60,61 . Si kastaba ha ahaatee, heerka adkaanta ee muunadkan ayaa weli ah mid ka sarreeya kala duwanaansho badan oo culeys ah, iyo marka la eego kuwa sare u gudubka isku-laabashada ayaa sidoo kale muuqata (inkastoo aan meesha laga saari karin in tani ay sabab u tahay fashilka culeysyada cadaadiska ah). ). Isku-dhafka C-3 iyo C-4 waxay leeyihiin caag xaddidan oo keliya sababtoo ah joogitaanka jajabyada mugga sare ee carbides iyo silicides ee qaab-dhismeedka yar yar. Tijaabooyin cadaadis ah oo muunado isku dhafan C-5 iyo C-6 lama samayn sababtoo ah cilladaha shubista ee muunadahan isku-dhafka ah (eeg sawirka 10).
Stereomicrographs ee cilladaha tuurista (oo ay muujinayaan fallaadho guduudan) ee muunadaha isku-dhafka ah ee C-5 iyo C-6.
Natiijooyinka cabbiraadda qallafsanaanta isku-dhafka VEA waxaa lagu muujiyey berdihii. 9b. Saldhigga WEA wuxuu leeyahay adkaanta 130 ± 5 HV, iyo shaybaarrada S-1, S-2, S-3 iyo S-4 waxay leeyihiin qiime adag oo ah 250 ± 10 HV, 275 ± 10 HV, 570 ± 20 HV iyo 755± 20 HV. Korodhka adkeysigu wuxuu ahaa mid si wanaagsan loogu heshiiyey isbeddelka xoogga wax-soo-saarka ee laga helay tijaabooyinka cadaadiska waxaana lala xiriiriyay kororka xaddiga adkaha ee isku-dhafka. Xoogga wax-soo-saarka gaarka ah ee la xisaabiyay ee ku salaysan halbeegga bartilmaameedka ee muunad kasta ayaa sidoo kale lagu muujiyay berdaha. 9b. Guud ahaan, isku dhafka ugu wanaagsan ee xoogga dhalidda (1200 MPa), qallafsanaanta (275 ± 10 HV), iyo dhererka qaraabada ah ee fashilka (~ 37%) ayaa lagu arkay C-2 isku dhafan.
Isbarbardhigga xoogga wax-soo-saarka iyo dhererka qaraabada ee isku-dhafka la sameeyay ee leh agabka fasallada kala duwan ayaa lagu muujiyay sawirka 11a. Isku-dhafka ku salaysan CoCrFeNi ee daraasaddan ayaa muujisay dhererka sare ee heer kasta oo walaaca ah62. Waxa kale oo la arki karaa in sifooyinka isku-dhafka HEA ee lagu sameeyay daraasaddan ay ku jiraan gobolka aan hore loo qabsan ee goobta xoogga wax-soo-saarka iyo dhererka. Intaa waxaa dheer, isku-dhafka la sameeyay waxay leeyihiin tiro balaadhan oo ah isku-darka xoogga (277 MPa, 1200 MPa, 1925 MPa iyo 2522 MPa) iyo dhererka (> 60%, 37%, 7.3% iyo 6.19%). Awoodda wax-soo-saarka sidoo kale waa arrin muhiim u ah xulashada agabka codsiyada injineernimada sare63,64. Marka tan la eego, isku-dhafka HEA ee hal-abuurka hadda jira ayaa muujinaya isku-dar aad u wanaagsan oo ah xoogga wax-soo-saarka iyo dhererka. Tani waa sababta oo ah ku-darka cufnaanta hoose ee SiC waxay keentaa isku-dhafan leh xoog-soo-saar gaar ah oo sarreeya. Xoogga wax-soo-saarka gaarka ah iyo ballaadhinta isku-dhafka HEA waxay isku mid yihiin HEA FCC iyo HEA-ga-soo-celinta, sida ku cad sawirka 11b. Adkeydka iyo xoogga wax-soo-saarka ee isku-dhafka la sameeyay ayaa isku mid ah sida muraayadaha waaweyn ee biraha ah65 (Jaantus. 11c). Muraayadaha birta ah ee waaweyn (BMS) waxaa lagu gartaa adayg sare iyo xoog wax soo saar, laakiin dhererkoodu waa xaddidan yahay66,67. Si kastaba ha ahaatee, adkaanta iyo wax-soo-saarka qaar ka mid ah isku-dhafka HEA ee lagu sameeyay daraasaddan ayaa sidoo kale muujisay dherer weyn. Sidaa darteed, waxaa lagu soo gabagabeeyay in isku-dhafka ay samaysay VEA ay leeyihiin isku-dhafan gaar ah oo la raadinayo oo ah qalab farsamo oo loogu talagalay codsiyada qaabdhismeedka kala duwan. Isku dhafkan gaarka ah ee sifooyinka farsamada waxaa lagu sharxi karaa kala firdhisanaanta isku midka ah ee karbiidyada adag ee laga sameeyay goobta gudaha matrixka FCC HEA. Si kastaba ha noqotee, iyada oo qayb ka ah yoolka lagu gaaro isku-darka wanaagsan ee xoogga, isbeddellada qaab-dhismeedka yar-yar ee ka dhasha ku-darka wejiyada dhoobada waa in si taxadar leh loo darso oo loo xakameeyaa si looga fogaado cilladaha tuurista, sida kuwa laga helo isku-dhafka S-5 iyo S-6, iyo habacsanaan. jinsiga.
Natiijooyinka daraasaddan ayaa la barbardhigay agab dhismeed oo kala duwan iyo HEAs: (a) Dheeraynta ka soo horjeeda xoogga wax-soo-saarka62, (b) wax-soo-saar gaar ah oo ka soo horjeeda ductility63 iyo (c) dhalid xoog leh oo ka soo horjeeda adkaanta65.
Qaab-dhismeedka yar-yar iyo sifooyinka farsamada ee taxanaha HEA-ceramic ka kooban ee ku salaysan nidaamka HEA CoCrFeNi oo lagu daray SiC ayaa la darsay waxaana la soo saaray gabagabada soo socota:
Isku-dhafka daawaynta sare ee entropy waxaa si guul leh loo horumarin karaa iyadoo lagu darayo SiC CoCrFeNi HEA iyadoo la adeegsanayo habka dhalaalidda arc.
SiC waxay burburisaa inta lagu jiro dhalaalka arc, taasoo horseedaysa samaynta goobta carbide, silicide iyo wejiyada garaafka, joogitaanka iyo jajabka mugga kuwaas oo ku xiran qadarka SiC ee lagu daray saldhigga HEA.
Isku-dhafka HEA waxay soo bandhigaan sifooyin farsamo oo aad u wanaagsan, oo leh hanti ku dhaca aagagga aan hore loo qabin ee xoogga wax-soo-saarka iyo dhul-dheeraynta. Awoodda wax-soo-saarka ee isku-dhafka HEA ee la sameeyay iyadoo la adeegsanayo 6 wt% SiC waxay ahayd in ka badan siddeed jeer marka loo eego saldhigga HEA iyadoo la ilaalinayo 37% ductility.
Adkeydka iyo xoogga wax-soo-saarka ee isku-darka HEA waxay ku jiraan kala duwanaanshaha muraayadaha macdan badan (BMG).
Natiijooyinku waxay soo jeedinayaan in isku-darka-entropy-ka-sare ee isku-dhafka ah ay u taagan yihiin hab rajo leh oo lagu gaaro isku-dhafka wanaagsan ee qalabka biraha-farsamada ee codsiyada qaabdhismeedka sare.
Waqtiga boostada: Jul-12-2023