CoCrFeNi is in goed studearre gesicht-sintraal kubike (fcc) hege-entropy alloy (HEA) mei poerbêste ductility mar beheinde sterkte.De fokus fan dizze stúdzje is op it ferbetterjen fan it lykwicht fan sterkte en duktiliteit fan sokke HEA's troch it tafoegjen fan ferskate hoemannichten SiC mei de bôgesmeltmetoade.It is fêststeld dat de oanwêzigens fan chromium yn 'e basis HEA de ûntbining fan SiC by it smelten feroarsaket.Sa liedt de ynteraksje fan frije koalstof mei chroom ta de in situ-foarming fan chromiumkarbiden, wylst frije silisium yn oplossing bliuwt yn 'e basis HEA en / of ynteraksje mei de eleminten dy't de basis HEA foarmje om siliciden te foarmjen.As de SiC-ynhâld ferheget, feroaret de mikrostruktuerfaze yn 'e folgjende folchoarder: fcc → fcc + eutektysk → fcc + chromiumkarbidflokken → fcc + chromiumkarbidflokken + silicide → fcc + chromiumkarbidflokken + silicide + grafytballen / grafytflokken.De resultearjende kompositen hawwe in heul breed oanbod fan meganyske eigenskippen (opbringststerkte fariearjend fan 277 MPa by mear dan 60% ferlinging oant 2522 MPa by 6% ferlinging) yn ferliking mei konvinsjonele alloys en hege entropy alloys.Guon fan 'e ûntwikkele kompositen mei hege entropy litte in treflike kombinaasje fan meganyske eigenskippen sjen (opbringststerkte 1200 MPa, elongation 37%) en besette earder net te berikken regio's op it diagram foar opbringstspanning-elongation.Neist opmerklike ferlinging binne de hurdens en opbringststerkte fan HEA-kompositen yn itselde berik as bulk metallyske glêzen.Dêrom wurdt leaud dat de ûntwikkeling fan kompositen mei hege entropy kin helpe om in treflike kombinaasje fan meganyske eigenskippen te berikken foar avansearre strukturele tapassingen.
De ûntwikkeling fan hege entropy alloys is in kânsryk nij konsept yn metallurgy1,2.Alloys mei hege entropy (HEA) hawwe yn in oantal gefallen in poerbêste kombinaasje fan fysike en meganyske eigenskippen sjen litten, ynklusyf hege thermyske stabiliteit3,4 superplastyske ferlinging5,6 wurgensresistinsje7,8 korrosjebestriding9,10,11, poerbêste wearbestindich12,13,14 ,15 en tribologyske eigenskippen15 ,16,17 sels by hege temperatueren18,19,20,21,22 en meganyske eigenskippen by lege temperatueren23,24,25.De treflike kombinaasje fan meganyske eigenskippen yn HEA wurdt meastentiids taskreaun oan fjouwer wichtichste effekten, nammentlik hege konfiguraasje entropy26, sterke lattice distortion27, trage diffusion28 en cocktail effekt29.HEA's wurde normaal klassifisearre as FCC, BCC en HCP-typen.FCC HEA befettet typysk oergong eleminten lykas Co, Cr, Fe, Ni en Mn en fertoant poerbêst ductility (sels by lege temperatuer25) mar lege sterkte.BCC HEA is normaal gearstald út eleminten mei hege tichtheid lykas W, Mo, Nb, Ta, Ti en V en hat heul hege sterkte, mar lege duktiliteit en lege spesifike sterkte30.
De mikrostrukturele modifikaasje fan HEA basearre op ferwurkjen, thermomechanyske ferwurking en it tafoegjen fan eleminten is ûndersocht om de bêste kombinaasje fan meganyske eigenskippen te krijen.CoCrFeMnNi FCC HEA wurdt ûnderwurpen oan slimme plastyske deformaasje troch hege druk torsion, wat liedt ta in signifikante ferheging fan hurdens (520 HV) en sterkte (1950 MPa), mar de ûntwikkeling fan in nanokristalline mikrostruktuer (~ 50 nm) makket de alloy bros31 .It is fûn dat it opnimmen fan twinning-duktiliteit (TWIP) en transformaasje-induzearre plastykens (TRIP) yn CoCrFeMnNi HEA's in goede wurkferhurding jout, wat resulteart yn hege tensile-duktiliteit, hoewol op kosten fan werklike treksterktewearden.Ûnder (1124 MPa) 32. De foarming fan in laach mikrostruktuer (besteande út in tinne misfoarme laach en in ûnferfoarme kearn) yn de CoCrFeMnNi HEA mei shot peening resultearre yn in ferheging fan sterkte, mar dizze ferbettering waard beheind ta likernôch 700 MPa33.Op syk nei materialen mei de bêste kombinaasje fan sterkte en duktiliteit, is de ûntwikkeling fan multifase HEA's en eutektyske HEA's mei tafoegings fan net-isoatomyske eleminten ek ûndersocht34,35,36,37,38,39,40,41.Yndie, it is fûn dat in finere ferdieling fan hurde en sêfte fazen yn eutektyske hege-entropy alloys kin liede ta in relatyf bettere kombinaasje fan sterkte en ductility35,38,42,43.
It CoCrFeNi-systeem is in breed studearre ienfaze FCC hege-entropy-legering.Dit systeem toant snelle wurkferhurdingseigenskippen44 en treflike duktiliteit45,46 by sawol lege as hege temperatueren.Ferskate besykjen binne makke om syn relatyf lege sterkte (~ 300 MPa) 47,48 te ferbetterjen, ynklusyf nôtferfining25, heterogene mikrostruktuer49, delslach50,51,52 en transformaasje-induzearre plastykens (TRIP)53.Grain ferfining fan cast face-centered kubike HEA CoCrFeNi troch kâlde tekening ûnder swiere omstannichheden fergruttet de sterkte fan likernôch 300 MPa47,48 oan 1,2 GPa25, mar ferleget it ferlies fan ductility fan mear as 60% oan 12,6%.De tafoeging fan Al oan 'e HEA fan CoCrFeNi resultearre yn 'e foarming fan in heterogene mikrostruktuer, dy't syn opbringststerkte fergrutte nei 786 MPa en har relative ferlinging nei sawat 22% 49.CoCrFeNi HEA waard tafoege mei Ti en Al te foarmjen delslach, dêrmei foarmje delslach fersterking, tanimmende syn opbringst sterkte nei 645 MPa en elongation nei 39% 51.It TRIP-meganisme (gesichtssintraal kubike → hexahedrale martensityske transformaasje) en twinning fergrutte de treksterkte fan CoCrFeNi HEA nei 841 MPa en ferlinging by brek nei 76% 53.
Der binne ek besocht om keramyske fersterking ta te foegjen oan 'e HEA-gesichtsintraal kubike matrix om kompositen mei hege entropy te ûntwikkeljen dy't in bettere kombinaasje fan sterkte en duktiliteit kinne eksposearje.Composites mei hege entropy binne ferwurke troch fakuüm arc melting44, meganyske alloying45,46,47,48,52,53, spark plasma sintering46,51,52, fakuüm hot pressing45, hot isostatyske pressing47,48 en de ûntwikkeling fan additive manufacturing prosessen43, 50.Carbides, oksides en nitrides lykas WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 en Y2O351 binne brûkt as keramyske fersterking yn 'e ûntwikkeling fan HEA-kompositen.De juste HEA-matrix en keramyk kieze is foaral wichtich by it ûntwerpen en ûntwikkeljen fan in sterke en duorsume HEA-komposit.Yn dit wurk waard CoCrFeNi keazen as it matrixmateriaal.Ferskate hoemannichten SiC waarden tafoege oan de CoCrFeNi HEA en har effekt op de mikrostruktuer, faze gearstalling, en meganyske eigenskippen waard studearre.
Heechsuvere metalen Co, Cr, Fe, en Ni (99,95 wt%) en SiC-poeder (suverens 99%, grutte -400 mesh) yn 'e foarm fan elemintêre dieltsjes waarden brûkt as grûnstoffen foar it meitsjen fan HEA-kompositen.De isoatomyske gearstalling fan 'e CoCrFeNi HEA waard earst pleatst yn in hemispheryske wetterkuolle koperfoarm, en doe waard de keamer evakuearre nei 3 · 10-5 mbar.Argongas mei hege suverens wurdt yntrodusearre om it fakuüm te berikken dat nedich is foar it smelten fan bôge mei net-verbruikbare wolfraamelektroden.De resultearjende ingots wurde omkeard en fiif kear opnij smelt om goede homogeniteit te garandearjen.Hege entropy-kompositen fan ferskate komposysjes waarden taret troch in bepaalde hoemannichte SiC ta te foegjen oan 'e resultearjende ekwiatomyske CoCrFeNi-knoppen, dy't yn elk gefal opnij homogenisearre waarden troch fiiffâldige omkearing en remelting.De foarme knop fan 'e resultearjende gearstalde waard knipt mei EDM foar fierdere testen en karakterisaasje.Samples foar mikrostrukturele stúdzjes waarden taret neffens standert metallografyske metoaden.Earst waarden de samples ûndersocht mei in ljochtmikroskoop (Leica Microscope DM6M) mei de software Leica Image Analysis (LAS Phase Expert) foar kwantitative faze-analyze.Trije ôfbyldings makke yn ferskate gebieten mei in totale oerflak fan sawat 27,000 µm2 waarden selektearre foar faze-analyse.Fierdere detaillearre mikrostrukturele stúdzjes, ynklusyf analyse fan gemyske gearstalling en analyse fan elemintferdieling, waarden útfierd op in skennende elektroanenmikroskoop (JEOL JSM-6490LA) útrist mei in enerzjy dispersive spektroskopy (EDS) analysesysteem.De karakterisearring fan 'e kristalstruktuer fan' e HEA-komposite waard útfierd mei in röntgen-diffraksjesysteem (Bruker D2-fazeshifter) mei in CuKα-boarne mei in stapgrutte fan 0.04 °.It effekt fan mikrostrukturele feroaringen op 'e meganyske eigenskippen fan HEA-kompositen waard studearre mei Vickers mikrohardnesstests en kompresjetests.Foar de hurdenstest wurdt in lading fan 500 N tapast foar 15 s mei op syn minst 10 ynspringingen per eksimplaar.Kompresjetests fan HEA-kompositen by keamertemperatuer waarden útfierd op rjochthoekige eksimplaren (7 mm × 3 mm × 3 mm) op in Shimadzu 50KN universele testmasine (UTM) by in inisjele strain rate fan 0.001 / s.
Kompositen mei hege entropy, hjirnei oantsjutten as samples S-1 oant S-6, waarden taret troch it tafoegjen fan 3%, 6%, 9%, 12%, 15% en 17% SiC (allegear troch gewicht%) oan in CoCrFeNi-matrix .respektivelik.It referinsjemonster dêr't gjin SiC oan tafoege is wurdt hjirnei oantsjutten as sample S-0.Optyske mikrografen fan 'e ûntwikkele HEA-kompositen wurde werjûn yn Fig.1, wêr't, troch de tafoeging fan ferskate tafoegings, de ienfaze mikrostruktuer fan 'e CoCrFeNi HEA waard omfoarme ta in mikrostruktuer besteande út in protte fazen mei ferskate morfology, grutte en distribúsje.It bedrach fan SiC yn 'e gearstalling.It bedrach fan elke faze waard bepaald út ôfbyldingsanalyse mei LAS Phase Expert software.De ynset nei figuer 1 (rjochts boppe) toant in foarbyldgebiet foar dizze analyse, lykas de gebietfraksje foar elke fazekomponint.
Optyske mikrografen fan de ûntwikkele kompositen mei hege entropy: (a) C-1, (b) C-2, (c) C-3, (d) C-4, (e) C-5 en (f) C- 6.De ynset lit in foarbyld sjen fan kontrast-basearre resultaten fan ôfbyldingsfazeanalyse mei de LAS Phase Expert-software.
As werjûn yn fig.1a, in eutektyske mikrostruktuer foarme tusken de matriksvoluminten fan 'e C-1 gearstalde, wêrby't it bedrach fan 'e matrix en eutektyske fazen wurdt rûsd as respektivelik 87,9 ± 0,47% en 12,1% ± 0,51%.Yn de gearstalde (C-2) werjûn yn Fig.. 1b, der binne gjin tekens fan in eutektyske reaksje ûnder solidification, en in mikrostruktuer folslein oars as dy fan de C-1 gearstald wurdt waarnommen.De mikrostruktuer fan 'e C-2-komposit is relatyf fyn en bestiet út tinne platen (carbiden) unifoarm ferdield yn' e matrixfaze (fcc).De folumefraksjes fan 'e matrix en karbid wurde rûsd op respektivelik 72 ± 1,69% en 28 ± 1,69%.Neist de matrix en karbid waard in nije faze (silicide) fûn yn 'e C-3-komposit, lykas werjûn yn Fig. respektivelik 0,41%, 25,9 ± 0,53 en 47,6 ± 0,34.In oare nije faze (grafyt) waard ek waarnommen yn 'e mikrostruktuer fan' e C-4-komposite;in totaal fan fjouwer fazen waarden identifisearre.De grafytfaze hat in ûnderskate bolfoarmige foarm mei donkere kontrast yn optyske bylden en is allinich oanwêzich yn lytse hoemannichten (skatte folumefraksje is mar sawat 0,6 ± 0,30%).Yn kompositen C-5 en C-6 waarden mar trije fazen identifisearre, en de donkere kontrastearjende grafytfaze yn dizze kompositen ferskynt yn 'e foarm fan flakken.Yn ferliking mei de grafytflokken yn Composite S-5 binne de grafytflokken yn Composite S-6 breder, koarter en regelmjittich.In oerienkommende ferheging fan grafytynhâld waard ek waarnommen fan 14,9 ± 0,85% yn 'e C-5-komposite oant sawat 17,4 ± 0,55% yn' e C-6-komposite.
Om de detaillearre mikrostruktuer en gemyske gearstalling fan elke faze yn 'e HEA-komposite fierder te ûndersykjen, waarden samples ûndersocht mei SEM, en EMF-puntanalyse en gemyske mapping waarden ek útfierd.De resultaten foar gearstalde C-1 wurde werjûn yn fig.2, wêr't de oanwêzigens fan eutektyske mingden dy't de regio's fan 'e haadmatrixfaze skiede dúdlik te sjen is.De gemyske kaart fan gearstalde C-1 wurdt werjûn yn Fig. 2c, dêr't kin sjoen wurde dat Co, Fe, Ni, en Si binne uniformly ferdield yn de matrix faze.In lyts bedrach fan Cr waard lykwols fûn yn 'e matrixfaze yn ferliking mei oare eleminten fan' e basis HEA, wat suggerearret dat Cr út 'e matrix diffundearre.De gearstalling fan 'e wite eutektyske faze yn' e SEM-ôfbylding is ryk yn chromium en koalstof, wat oanjout dat it chromiumkarbid is.It ûntbrekken fan diskrete SiC-dieltsjes yn 'e mikrostruktuer, kombinearre mei de waarnommen lege ynhâld fan chromium yn' e matrix en de oanwêzigens fan eutektyske mingsels dy't chromiumrike fazen befetsje, jouwe de folsleine ûntbining fan SiC by it smelten oan.As gefolch fan de ûntbining fan SiC, silisium oplost yn 'e matrix faze, en frije koalstof interacts mei chromium te foarmjen chromium carbides.As kin sjoen wurde, allinnich koalstof waard kwalitatyf bepaald troch de EMF metoade, en de faze formaasje waard befêstige troch de identifikaasje fan karakteristike carbid peaks yn de X-ray diffraksje patroanen.
(a) SEM ôfbylding fan sample S-1, (b) fergrutte ôfbylding, (c) elemint map, (d) EMF resultaten op oantsjutte lokaasjes.
De analyze fan gearstalde C-2 wurdt werjûn yn fig.3. Fergelykber mei it uterlik yn optyske mikroskopy, SEM ûndersyk die bliken in moaie struktuer gearstald út mar twa fazen, mei de oanwêzigens fan in tinne lamellar faze lykmjittich ferspraat oer de struktuer.matrix faze, en der is gjin eutektyske faze.De elemintferdieling en EMF-puntanalyse fan 'e lamellêre faze lieten in relatyf hege ynhâld fan Cr (giel) en C (grien) yn dizze faze sjen, wat nochris de ûntbining fan SiC oanjout by it smelten en de ynteraksje fan 'e frijlitten koalstof mei it chromium-effekt .De VEA-matrix foarmet in lamellêre karbidfaze.De ferdieling fan eleminten en puntanalyse fan 'e matrixfaze liet sjen dat de measte kobalt, izer, nikkel en silisium oanwêzich binne yn' e matrixfaze.
(a) SEM ôfbylding fan sample S-2, (b) fergrutte ôfbylding, (c) elemint map, (d) EMF resultaten op oantsjutte lokaasjes.
SEM-stúdzjes fan C-3-kompositen lieten de oanwêzigens fan nije fazen sjen neist de karbid- en matrixfazen.De elemintêre kaart (fig. 4c) en EMF-puntanalyse (fig. 4d) litte sjen dat de nije faze ryk is oan nikkel, kobalt en silisium.
(a) SEM ôfbylding fan sample S-3, (b) fergrutte ôfbylding, (c) elemint map, (d) EMF resultaten op oantsjutte lokaasjes.
De resultaten fan 'e SEM- en EMF-analyze fan' e C-4-komposite wurde werjûn yn Fig.5. Neist de trije fazen beoardiele yn gearstalde C-3, waard ek de oanwêzigens fan grafytnodules fûn.De folume fraksje fan de silisium-rike faze is ek heger as dy fan de C-3 gearstalde.
(a) SEM ôfbylding fan sample S-4, (b) fergrutte ôfbylding, (c) elemint map, (d) EMF resultaten op oantsjutte lokaasjes.
De resultaten fan 'e SEM- en EMF-spektra fan kompositen S-5 en S-6 wurde respektivelik werjûn yn figueren 1 en 2. 6 en 7.Neist in lyts oantal sfearen waard ek de oanwêzigens fan grafytflokken waarnommen.Sawol it oantal grafytflokken as de folumefraksje fan 'e silisiumbefettende faze yn' e C-6-komposite binne grutter as yn 'e C-5-komposite.
(a) SEM-ôfbylding fan sample C-5, (b) fergrutte werjefte, (c) elemintêre kaart, (d) EMF-resultaten op oantsjutte lokaasjes.
(a) SEM ôfbylding fan sample S-6, (b) fergrutte ôfbylding, (c) elemint map, (d) EMF resultaten op oantsjutte lokaasjes.
Karakterisaasje fan kristalstruktuer fan HEA-kompositen waard ek útfierd mei XRD-mjittingen.It resultaat is te sjen yn figuer 8. Yn it diffraksjepatroan fan 'e basis WEA (S-0) binne allinich de peaks dy't oerienkomme mei de fcc-faze sichtber.X-ray diffraksje patroanen fan kompositen C-1, C-2, en C-3 iepenbiere de oanwêzigens fan ekstra peaks oerienkommende mei chromium carbid (Cr7C3), en harren yntinsiteit wie leger foar samples C-3 en C-4, wat oanjûn dat ek mei de gegevens EMF foar dizze samples.Peaks dy't oerienkomme mei Co / Ni silicides waarden waarnommen foar samples S-3 en S-4, wer yn oerienstimming mei de EDS mapping resultaten werjûn yn figueren 2 en 3. Lykas werjûn yn figuer 3 en figuer 4. 5 en S-6 peaks waarden waarnommen oerienkomt mei grafyt.
Sawol mikrostrukturele as kristallografyske skaaimerken fan 'e ûntwikkele kompositen oanjûn ûntbining fan' e tafoege SiC.Dit komt troch de oanwêzigens fan chromium yn 'e VEA-matrix.Chromium hat in tige sterke affiniteit foar koalstof 54.55 en reagearret mei frije koalstof om karbiden te foarmjen, lykas oanjûn troch de waarnommen fermindering fan it chromium ynhâld fan 'e matrix.Si giet oer yn 'e fcc-faze troch de dissosjaasje fan SiC56.Sa hat in ferheging fan 'e tafoeging fan SiC oan' e basis HEA liede ta in ferheging fan it bedrach fan 'e karbidfaze en it bedrach fan frije Si yn' e mikrostruktuer.It is fûn dat dit ekstra Si yn lege konsintraasjes yn 'e matrix dellein wurdt (yn kompositen S-1 en S-2), wylst it by hegere konsintraasjes (kompositen S-3 oant S-6) resultearret yn ekstra kobaltôfsetting /.nikkel silicide.De standert enthalpy fan foarming fan Co- en Ni-silicides, krigen troch direkte synteze fan hege temperatuerkalorimetry, is -37,9 ± 2,0, -49,3 ± 1,3, -34,9 ± 1,1 kJ mol -1 foar respektivelik Co2Si, CoSi en CoSi2, wylst dizze wearden binne - 50,6 ± 1,7 en - 45,1 ± 1,4 kJ mol-157 foar respektivelik Ni2Si en Ni5Si2.Dizze wearden binne leger dan de waarmte fan de formaasje fan SiC, wat oanjout dat de dissoziaasje fan SiC dy't liedt ta de formaasje fan Co / Ni silicides enerzjysk geunstich is.Yn sawol S-5 as S-6 kompositen wie ekstra frije silisium oanwêzich, dat waard opnomd foarby de formaasje fan silicide.Dit frije silisium is fûn om by te dragen oan de grafitisaasje waarnommen yn konvinsjonele stielen58.
De meganyske eigenskippen fan 'e ûntwikkele keramyk-fersterke kompositen basearre op HEA wurde ûndersocht troch kompresjetests en hurdheidstests.De spanning-strain-kurven fan 'e ûntwikkele kompositen wurde werjûn yn Fig.9a, en yn figuer 9b toant in scatterplot tusken spesifike opbringst sterkte, opbringst sterkte, hurdens en ferlinging fan de ûntwikkele composites.
(a) Kompressive strain-kurven en (b) scatterplots dy't spesifike opbringstspanning, opbringststerkte, hurdens en ferlinging sjen litte.Tink derom dat allinich eksimplaren S-0 oant S-4 wurde toand, om't eksimplaren S-5 en S-6 signifikante castingdefekten befetsje.
As sjoen yn fig.9, ferhege de opbringststerkte fan 136 MPa foar de basis VES (C-0) nei 2522 MPa foar de C-4 gearstalde.Yn ferliking mei de basis WPP, de S-2 gearstalde toande in hiel goede ferlinging nei falen fan likernôch 37%, en toande ek signifikant hegere opbringst sterkte wearden (1200 MPa).De treflike kombinaasje fan sterkte en duktiliteit fan dizze komposit is te tankjen oan de ferbettering fan 'e algemiene mikrostruktuer, ynklusyf de unifoarme ferdieling fan fyn karbidlamellen yn' e mikrostruktuer, dy't ferwachte wurdt om dislokaasjebeweging te ynhiberjen.De opbringststerkten fan C-3 en C-4 kompositen binne respektivelik 1925 MPa en 2522 MPa.Dizze hege opbringststerkten kinne wurde ferklearre troch de hege folumefraksje fan cemented carbide en silicide fazen.De oanwêzigens fan dizze fazen soarge lykwols ek foar in ferlinging by brek fan mar 7%.De stress-strain-kurven fan 'e basiskompositen CoCrFeNi HEA (S-0) en S-1 binne konvex, wat oanjout op aktivearring fan it twinning-effekt as TRIP59,60.Yn ferliking mei sample S-1 hat de stress-strain-kromme fan sample S-2 in konkave foarm by in strain fan sawat 10,20%, wat betsjut dat de normale dislokaasjeslip de wichtichste deformaasjemodus fan it stekproef is yn dizze misfoarme steat60,61 .De ferhurdingssnelheid yn dit eksimplaar bliuwt lykwols heech oer in grut strainberik, en by hegere strainingen is ek in oergong nei konvexiteit te sjen (hoewol't it net út te sluten is dat dat komt troch it mislearjen fan smeerde kompresjelasten).).Composites C-3 en C-4 hawwe mar beheinde plastykens troch de oanwêzigens fan hegere folumefraksjes fan karbiden en siliciden yn 'e mikrostruktuer.Kompresjetests fan samples fan composites C-5 en C-6 waarden net útfierd fanwegen signifikante casting defekten op dizze samples fan composites (sjoch figuer 10).
Stereomicrographs fan casting defekten (oanjûn troch reade pylken) yn samples fan kompositen C-5 en C-6.
De resultaten fan it mjitten fan 'e hurdens fan VEA-kompositen wurde werjûn yn Fig.9b.De basis WEA hat in hurdens fan 130±5 HV, en samples S-1, S-2, S-3 en S-4 hawwe hurdenswearden fan 250±10 HV, 275±10 HV, 570±20 HV en 755±20 HV.De ferheging fan hurdens wie yn goed oerienstimming mei de feroaring yn opbringststerkte krigen fan kompresjetests en waard ferbûn mei in tanimming fan it bedrach fan fêste stoffen yn 'e gearstalde.De berekkene spesifike opbringst sterkte basearre op de doel gearstalling fan elke stekproef wurdt ek werjûn yn fig.9b.Yn 't algemien wurdt de bêste kombinaasje fan opbringststerkte (1200 MPa), hurdens (275 ± 10 HV), en relative ferlinging nei mislearring (~ 37%) waarnommen foar gearstalde C-2.
Fergeliking fan de opbringst sterkte en relative elongation fan de ûntwikkele gearstalde mei materialen fan ferskillende klassen wurdt werjûn yn figuer 11a.Composites basearre op CoCrFeNi yn dizze stúdzje lieten hege elongaasje sjen op elk opjûn stressnivo62.It kin ek sjoen wurde dat de eigenskippen fan 'e HEA-kompositen ûntwikkele yn dizze stúdzje lizze yn' e earder net besette regio fan 'e plot fan opbringststerkte tsjin ferlinging.Derneist hawwe de ûntwikkele kompositen in breed oanbod fan kombinaasjes fan sterkte (277 MPa, 1200 MPa, 1925 MPa en 2522 MPa) en elongaasje (>60%, 37%, 7,3% en 6,19%).Opbringststerkte is ek in wichtige faktor yn 'e seleksje fan materialen foar avansearre technyske tapassingen63,64.Yn dit ferbân fertoane de HEA-kompositen fan 'e hjoeddeistige útfining in poerbêste kombinaasje fan opbringststerkte en ferlinging.Dit komt om't de tafoeging fan SiC mei lege tichtheid resulteart yn kompositen mei hege spesifike opbringststerkte.De spesifike opbringst sterkte en elongation fan HEA composites binne yn itselde berik as HEA FCC en refractaire HEA, lykas werjûn yn figuer 11b.De hurdens en opbringst sterkte fan de ûntwikkele composites binne yn itselde berik as foar massive metallic glasses65 (Fig. 11c).Massive metalen glêzen (BMS) wurde karakterisearre troch hege hurdens en opbringst sterkte, mar harren elongation is beheind66,67.De hurdens en opbringststerkte fan guon fan 'e HEA-kompositen ûntwikkele yn dizze stúdzje lieten lykwols ek signifikante ferlinging sjen.Sa waard konkludearre dat de kompositen ûntwikkele troch VEA in unike en socht kombinaasje hawwe fan meganyske eigenskippen foar ferskate strukturele tapassingen.Dizze unike kombinaasje fan meganyske eigenskippen kin ferklearre wurde troch de unifoarme fersprieding fan hurde karbiden dy't in situ foarme binne yn 'e FCC HEA-matrix.As ûnderdiel fan it doel fan it berikken fan in bettere kombinaasje fan sterkte moatte mikrostrukturele feroarings dy't ûntsteane út it tafoegjen fan keramyske fazen lykwols soarchfâldich studearre en kontroleare wurde om castingdefekten te foarkommen, lykas dy fûn yn S-5 en S-6-kompositen, en duktiliteit.geslacht.
De resultaten fan dizze stúdzje waarden fergelike mei ferskate strukturele materialen en HEA's: (a) ferlinging tsjin opbringststerkte62, (b) spesifike opbringsspanning fersus duktiliteit63 en (c) opbringststerkte fersus hurdens65.
De mikrostruktuer en meganyske eigenskippen fan in searje HEA-keramyske kompositen basearre op it HEA CoCrFeNi-systeem mei de tafoeging fan SiC binne studearre en de folgjende konklúzjes binne lutsen:
Kompositen fan hege entropy-legering kinne mei súkses ûntwikkele wurde troch SiC ta te foegjen oan CoCrFeNi HEA mei de bôgesmeltmetoade.
SiC ûntbrekt by bôgesmelten, wat liedt ta de formaasje in situ fan karbid-, silicide- en grafytfazen, wêrfan de oanwêzigens en folumefraksje ôfhinklik binne fan it bedrach fan SiC tafoege oan 'e basis HEA.
HEA-kompositen fertoane in protte treflike meganyske eigenskippen, mei eigenskippen dy't falle yn earder net besette gebieten op 'e opbringststerkte tsjin ferlingingplot.De opbringststerkte fan 'e HEA-komposite makke mei 6 wt% SiC wie mear dan acht kear dy fan basis HEA, wylst 37% duktiliteit behâlde.
De hurdens en opbringststerkte fan HEA-kompositen binne yn it berik fan bulkmetallyske glêzen (BMG).
De befinings suggerearje dat kompositen fan hege entropy-legering in kânsrike oanpak fertsjinwurdigje foar it realisearjen fan in treflike kombinaasje fan metaal-meganyske eigenskippen foar avansearre strukturele tapassingen.
Post tiid: Jul-12-2023