CoCrFeNi በደንብ የተጠና ፊት ላይ ያማከለ ኪዩቢክ (fcc) ከፍተኛ ኢንትሮፒ ውህድ (HEA) እጅግ በጣም ጥሩ የቧንቧ ችሎታ ያለው ነገር ግን ጥንካሬ ውስን ነው።የዚህ ጥናት ትኩረት የአርከስ ማቅለጥ ዘዴን በመጠቀም የተለያዩ መጠን ያለው ሲሲ በመጨመር የጥንካሬ እና የመለጠጥ ሚዛንን ማሻሻል ላይ ነው።በመሠረቱ HEA ውስጥ ክሮሚየም መኖሩ በማቅለጥ ወቅት የሲሲ መበስበስን እንደሚያመጣ ተረጋግጧል.ስለዚህ የነፃ ካርቦን ከክሮሚየም ጋር ያለው መስተጋብር በቦታው ላይ ክሮሚየም ካርቦይድስ መፈጠርን ያመጣል፣ ነፃ ሲሊከን ደግሞ በመሠረታዊ HEA ውስጥ መፍትሄ ውስጥ እንዳለ እና/ወይም ከመሠረቱ HEA ከሚሠሩት ንጥረ ነገሮች ጋር በመገናኘት ሲሊሳይድ እንዲፈጠር ያደርጋል።የሲሲ ይዘት እየጨመረ ሲሄድ, ማይክሮስትራክቸር ደረጃ በሚከተለው ቅደም ተከተል ይቀየራል fcc → fcc + eutectic → fcc + chromium carbide flakes → fcc + chromium carbide flakes + silicide → fcc + chromium carbide flakes + silicide + graphite balls / graphite flakes.የተገኙት ውህዶች በጣም ሰፊ የሆነ የሜካኒካል ባህሪያትን ያሳያሉ (ከ 277 MPa ከ 60% በላይ ማራዘም እስከ 2522 MPa በ 6% ማራዘም ያለው ጥንካሬ) ከተለመዱት ቅይጥ እና ከፍተኛ የኢንትሮፒ ውህዶች ጋር ሲነጻጸር.አንዳንዶቹ የተገነቡት ከፍተኛ የኢንትሮፒ ውህዶች እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ የሜካኒካል ንብረቶች ጥምረት (የምርት ጥንካሬ 1200 MPa፣ 37% ማሳደግ) እና በውጥረት ማራዘሚያ ዲያግራም ላይ ቀደም ሲል ሊደረስ የማይችሉ ክልሎችን ይይዛሉ።ከአስደናቂው ማራዘም በተጨማሪ የ HEA ውህዶች ጥንካሬ እና የምርት ጥንካሬ ከጅምላ ብረት መነጽሮች ጋር ተመሳሳይ ነው።ስለዚህ, ከፍተኛ-entropy ውህዶች ልማት የላቀ መዋቅራዊ አፕሊኬሽኖች ሜካኒካል ንብረቶች በጣም ጥሩ ጥምረት ለማሳካት ሊረዳህ እንደሚችል ይታመናል.
ከፍተኛ የኢንትሮፒ ውህዶች እድገት በብረታ ብረት 1,2 ውስጥ ተስፋ ሰጭ አዲስ ጽንሰ-ሀሳብ ነው።ከፍተኛ የኢንትሮፒ ውህዶች (HEA) በበርካታ አጋጣሚዎች እጅግ በጣም ጥሩ የአካላዊ እና ሜካኒካል ባህሪያት ጥምረት አሳይተዋል, ይህም ከፍተኛ የሙቀት መረጋጋትን ጨምሮ3,4 superplastic elongation5,6 ድካም መቋቋም7,8 ዝገት መቋቋም9,10,11, በጣም ጥሩ የመልበስ መቋቋም12,13,14 ,15 እና tribological ባህርያት15,16,17 በከፍተኛ ሙቀት እንኳ18,19,20,21,22 እና ሜካኒካል ንብረቶች ዝቅተኛ የሙቀት23,24,25.በ HEA ውስጥ ያለው እጅግ በጣም ጥሩው የሜካኒካል ንብረቶች ጥምረት ብዙውን ጊዜ በአራት ዋና ዋና ውጤቶች ማለትም ከፍተኛ ውቅረት ኢንትሮፒ26 ፣ ጠንካራ የላቲስ መዛባት27 ፣ ቀርፋፋ ስርጭት28 እና ኮክቴል ኢፌክት29 ነው።HEAዎች በአብዛኛው እንደ FCC፣ BCC እና HCP አይነቶች ይመደባሉ።FCC HEA በተለምዶ እንደ Co፣ Cr፣ Fe፣ Ni እና Mn ያሉ የመሸጋገሪያ ክፍሎችን ይይዛል እና ጥሩ የመተጣጠፍ ችሎታ (በዝቅተኛ የሙቀት መጠን25 ቢሆንም) ግን ዝቅተኛ ጥንካሬ ያሳያል።BCC HEA ብዙውን ጊዜ እንደ W፣ Mo፣ Nb፣ Ta፣ Ti እና V ካሉ ከፍተኛ መጠጋጋት አካላትን ያቀፈ ነው እና በጣም ከፍተኛ ጥንካሬ ግን ዝቅተኛ የመተጣጠፍ ችሎታ እና አነስተኛ ጥንካሬ30 ነው።
በማሽን፣ በቴርሞሜካኒካል ማቀነባበሪያ እና በኤለመንቶች መጨመር ላይ የተመሰረተው የ HEA ማይክሮስትራክቸራል ማሻሻያ ምርጡን የሜካኒካል ባህሪያት ጥምረት ለማግኘት ተመርምሯል።CoCrFeMnNi FCC HEA በከፍተኛ ግፊት ቶርሽን በከባድ የፕላስቲክ መበላሸት የተጋለጠ ነው, ይህም ወደ ጥንካሬ (520 HV) እና ጥንካሬ (1950 MPa) ከፍተኛ ጭማሪን ያመጣል, ነገር ግን የናኖክሪስታሊን ጥቃቅን መዋቅር (~ 50 nm) እድገቱ ቅይጥ ብሬትል31 ያደርገዋል. .መንትያ ductility (TWIP) እና ትራንስፎርሜሽን induced plasticity (TRIP) ወደ CoCrFeMnNi HEAs በማዋሃድ ጥሩ የስራ ጥንካሬን እና ከፍተኛ የመሸከም አቅምን የሚፈጥር ሲሆን ምንም እንኳን በተጨባጭ የመሸከምና ጥንካሬ ዋጋዎች ላይ ቢሆንም ተገኝቷል።ከዚህ በታች (1124 MPa) 32. በCoCrFeMnNi HEA ውስጥ የተከታታይ ማይክሮ መዋቅር (ቀጭን የተበላሸ ሽፋን እና ያልተለወጠ ኮር) መፈጠር የጥንካሬ መጨመር አስከትሏል ነገር ግን ይህ መሻሻል በ 700 MPa33 አካባቢ ተወስኗል።የጥንካሬ እና ductility ምርጥ ቅንጅት ያላቸውን ቁሳቁሶች ለመፈለግ፣ isoatomic ያልሆኑ ንጥረ ነገሮች ተጨማሪዎችን በመጠቀም የባለብዙ ደረጃ HEAs እና eutectic HEAs እድገት እንዲሁ ተፈትኗል34,35,36,37,38,39,40,41.በእርግጥ በ eutectic high-entropy alloys ውስጥ ጠንካራ እና ለስላሳ ደረጃዎችን በጥሩ ሁኔታ ማሰራጨት በአንጻራዊነት የተሻለ ጥንካሬ እና ductility35,38,42,43 ጥምረት እንደሚያመጣ ታውቋል.
የCoCrFeNi ስርዓት በስፋት የተጠና ነጠላ-ደረጃ ኤፍ.ሲ.ሲ ከፍተኛ ኢንትሮፒ ቅይጥ ነው።ይህ ስርዓት ፈጣን ስራን የማጠናከሪያ ባህሪያት44 እና እጅግ በጣም ጥሩ ductility45,46 በዝቅተኛ እና ከፍተኛ ሙቀቶች ያሳያል።በአንፃራዊነት ዝቅተኛ ጥንካሬውን ለማሻሻል የተለያዩ ሙከራዎች ተደርገዋል (~300 MPa)47,48 የእህል ማጣራት25፣ የተለያዩ ጥቃቅን መዋቅር49፣ ዝናብ 50,51,52 እና ትራንስፎርሜሽን-የተፈጠረ የፕላስቲክነት (TRIP)53.በአስቸጋሪ ሁኔታዎች ውስጥ በቀዝቃዛ ስዕል Cast ፊትን ያማከለ ኪዩቢክ HEA CoCrFeNi የእህል ማጣራት ጥንካሬን ከ 300 MPa47.48 ወደ 1.2 GPa25 ይጨምራል ነገር ግን የቧንቧን ኪሳራ ከ 60% በላይ ወደ 12.6% ይቀንሳል.አል ወደ ‹CoCrFeNi HEA› መጨመር የተለያዩ ጥቃቅን መዋቅርዎች እንዲፈጠሩ ምክንያት ሆኗል ይህም የምርት ጥንካሬውን ወደ 786 MPa እና አንጻራዊ ማራዘም ወደ 22% 49 ገደማ ጨምሯል።CoCrFeNi HEA ከቲ እና አል ጋር ተጨምሮ ዝናብ እንዲፈጠር በማድረግ የዝናብ መጠንን በማጠናከር የምርት ጥንካሬውን ወደ 645 MPa በመጨመር እና ወደ 39%51 ማሳደግ።የ TRIP ዘዴ (ፊትን ያማከለ ኪዩቢክ → ሄክሳድራል ማርቴንሲቲክ ለውጥ) እና መንታ የ CoCrFeNi HEA የመሸከም ጥንካሬ ወደ 841 MPa እና በእረፍት ጊዜ መራዘም ወደ 76% 53 ጨምሯል።
በተጨማሪም የሴራሚክ ማጠናከሪያ በ HEA ፊት ላይ ያማከለ ኪዩቢክ ማትሪክስ የተሻለ የጥንካሬ እና የመተጣጠፍ ችሎታን ሊያሳዩ የሚችሉ ከፍተኛ ኢንትሮፒ ውህዶችን ለማዘጋጀት ተሞክሯል።ከፍተኛ entropy ጋር ውህዶች ቫክዩም ቅስት መቅለጥ44, ሜካኒካል alloying45,46,47,48,52,53, ብልጭታ ፕላዝማ sintering46,51,52, ቫክዩም ሙቅ pressing45, ትኩስ isostatic pressing47,48 እና ተጨማሪ የማምረቻ ሂደቶች ልማት 43, ተሰራ. 50.እንደ WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 እና Y2O351 ያሉ ካርቦይድ, ኦክሳይድ እና ናይትራይዶች በ HEA ውህዶች እድገት ውስጥ እንደ ሴራሚክ ማጠናከሪያ ጥቅም ላይ ውለዋል.ትክክለኛውን የ HEA ማትሪክስ እና ሴራሚክ መምረጥ በተለይ ጠንካራ እና ዘላቂ የሆነ የ HEA ውህድ ሲዘጋጅ እና ሲያዳብር በጣም አስፈላጊ ነው።በዚህ ሥራ ውስጥ, CoCrFeNi እንደ ማትሪክስ ቁሳቁስ ተመርጧል.በCoCrFeNi HEA ላይ የተለያዩ መጠን ያላቸው ሲሲዎች ተጨምረዋል እና በጥቃቅን መዋቅር፣ በደረጃ ስብጥር እና በሜካኒካል ባህሪያት ላይ ያላቸው ተጽእኖ ተጠንቷል።
ከፍተኛ-ንፅህና ብረቶች Co, Cr, Fe, እና Ni (99.95 wt%) እና የሲሲ ዱቄት (ንፅህና 99%, መጠን -400 ሜሽ) በአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች መልክ የ HEA ውህዶችን ለመፍጠር እንደ ጥሬ ዕቃዎች ጥቅም ላይ ውለዋል.የ CoCrFeNi HEA ኢሶቶሚክ ስብጥር በመጀመሪያ በሃይሚስተር ውሃ-ቀዝቃዛ የመዳብ ሻጋታ ውስጥ ተተክሏል ፣ እና ከዚያ ክፍሉ ወደ 3 · 10-5 ሜባ ተወስዷል።ከፍተኛ ንፅህና ያለው የአርጎን ጋዝ ለቅስት መቅለጥ የሚያስፈልገውን ቫክዩም ለማግኘት ከጥቅም ውጪ በሆኑ የተንግስተን ኤሌክትሮዶች ይተዋወቃል።ጥሩ ግብረ ሰዶማዊነትን ለማረጋገጥ የተገኙት እንክብሎች ተገልብጠው አምስት ጊዜ ይቀልጣሉ።ከፍተኛ ኢንትሮፕይ የተቀናበሩ የተለያዩ ጥንቅሮች የተወሰነ መጠን ያለው ሲሲ በመጨመር በተፈጠረው equiatomic CoCrFeNi አዝራሮች ላይ ተዘጋጅተዋል፣ እነዚህም በእያንዳንዱ ሁኔታ በአምስት እጥፍ በመገለበጥ እና በማቅለጥ እንደገና ተመሳሳይ ናቸው።ከተፈጠረው ስብጥር የተቀረጸው አዝራር ለቀጣይ ሙከራ እና ባህሪ EDM በመጠቀም ተቆርጧል.በአጉሊ መነጽር ጥናት ናሙናዎች በመደበኛ ሜታሎግራፊ ዘዴዎች ተዘጋጅተዋል.በመጀመሪያ፣ ናሙናዎቹ በብርሃን ማይክሮስኮፕ (Leica Microscope DM6M) ከሶፍትዌር Leica Image Analysis (LAS Phase Expert) ጋር በመጠን ደረጃ ትንተና ተመርምረዋል።በተለያዩ አካባቢዎች የተነሱ ሦስት ምስሎች በድምሩ 27,000 µm2 አካባቢ ለደረጃ ትንተና ተመርጠዋል።የኬሚካላዊ ቅንብር ትንተና እና የንጥል ስርጭት ትንተናን ጨምሮ ተጨማሪ ዝርዝር ጥቃቅን ጥናቶች በኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (JEOL JSM-6490LA) የኢነርጂ ስርጭት ስፔክትሮስኮፒ (EDS) ትንተና ስርዓት ላይ ተካሂደዋል.የ HEA ውህድ ክሪስታል መዋቅር ባህሪ በ 0.04 ° ደረጃ መጠን ያለው የ CuKα ምንጭን በመጠቀም የኤክስሬይ ስርጭት ስርዓት (Bruker D2 phase shifter) በመጠቀም ተካሂዷል።በ HEA ውህዶች ሜካኒካል ባህሪያት ላይ የአጉሊ መነጽር ለውጦች ተጽእኖ የ Vickers microhardness ፈተናዎችን እና የጨመቅ ሙከራዎችን በመጠቀም ተምሯል።ለጥንካሬው ፈተና, በአንድ ናሙና ቢያንስ 10 ውስጠቶችን በመጠቀም የ 500 N ጭነት ለ 15 ሰከንድ ይተገበራል.በክፍል ሙቀት ውስጥ የ HEA ውህዶችን የመጨመቅ ሙከራዎች በሺማድዙ 50KN ዩኒቨርሳል መሞከሪያ ማሽን (UTM) ላይ አራት ማዕዘን ቅርጽ ያላቸው ናሙናዎች (7 ሚሜ × 3 ሚሜ × 3 ሚሜ) በ 0.001/s የመነሻ ፍጥነት ተካሂደዋል።
ከፍተኛ የኢንትሮፒ ውህዶች፣ ከዚህ በኋላ ከ S-1 እስከ S-6 ናሙናዎች የሚጠሩት፣ 3%፣ 6%፣ 9%፣ 12%፣ 15% እና 17% SiC (ሁሉም በክብደት%) ወደ CoCrFeNi ማትሪክስ በማከል ተዘጋጅተዋል። .በቅደም ተከተል.ሲሲ ያልተጨመረበት የማጣቀሻ ናሙና ከዚህ በኋላ S-0 ተብሎ ይጠራል።የተገነቡ የ HEA ውህዶች የእይታ ማይክሮግራፎች በምስል ውስጥ ይታያሉ።1፣ በተለያዩ ተጨማሪዎች መጨመር ምክንያት፣ የCoCrFeNi HEA ነጠላ-ደረጃ ማይክሮስትራክቸር የተለያየ ቅርጽ፣ መጠን እና ስርጭት ያላቸው ብዙ ደረጃዎችን ያቀፈ ወደ ማይክሮ መዋቅር ተለወጠ።በቅንብር ውስጥ የሲሲ መጠን.የእያንዳንዱ ደረጃ መጠን የሚወሰነው በLAS ደረጃ ኤክስፐርት ሶፍትዌር በመጠቀም ከምስል ትንተና ነው።ወደ ስእል 1 (ከላይ በስተቀኝ) ያለው መግቢያ ለዚህ ትንተና ምሳሌ ቦታን እና የእያንዳንዱን ክፍል ክፍልፋይ ያሳያል።
ከፍተኛ ኢንትሮፒ ውህዶች የታዩት የእይታ ማይክሮግራፎች፡ (ሀ) C-1፣ (ለ) C-2፣ (c) C-3፣ (መ) C-4፣ (ሠ) C-5 እና (f) C- 6.ውስጠቱ የLAS ደረጃ ኤክስፐርት ሶፍትዌርን በመጠቀም በንፅፅር ላይ የተመሰረተ የምስል ደረጃ ትንተና ውጤቶች ምሳሌ ያሳያል።
በለስ ላይ እንደሚታየው.1 ሀ፣ በ C-1 ውህድ ማትሪክስ ጥራዞች መካከል የተፈጠረ eutectic microstructure፣ የማትሪክስ እና eutectic ደረጃዎች መጠን በቅደም ተከተል 87.9 ± 0.47% እና 12.1% ± 0.51% ይገመታል ።በስእል 1 ለ ላይ በሚታየው ድብልቅ (C-2) ውስጥ, በማጠናከሪያው ወቅት የዩቲክቲክ ምላሽ ምልክቶች አይታዩም, እና ከ C-1 ውህድ ሙሉ በሙሉ የተለየ ማይክሮስትራክሽን ይታያል.የ C-2 ውህድ ጥቃቅን መዋቅር በአንፃራዊነት ጥሩ ነው እና ቀጭን ሳህኖች (ካርቦሃይድሬድ) በማትሪክስ ክፍል (fcc) ውስጥ ወጥ በሆነ መልኩ ተሰራጭቷል.የማትሪክስ እና የካርቦይድ ክፍልፋዮች በቅደም ተከተል 72 ± 1.69% እና 28 ± 1.69% ይገመታሉ።ከማትሪክስ እና ካርቦይድ በተጨማሪ አዲስ ደረጃ (ሲሊሳይድ) በ C-3 ውህድ ውስጥ ተገኝቷል, በስእል 1 ሐ ላይ እንደሚታየው, የእነዚህ የሲሊሳይድ, የካርቦይድ እና የማትሪክስ ክፍሎች መጠን ክፍልፋዮች በ 26.5% ± ገደማ ይገመታል. 0.41%, 25.9 ± 0.53, እና 47.6 ± 0.34, በቅደም ተከተል.ሌላ አዲስ ደረጃ (ግራፋይት) በ C-4 ውህድ ጥቃቅን መዋቅር ውስጥም ታይቷል;በአጠቃላይ አራት ደረጃዎች ተለይተዋል.የግራፍ ደረጃው የተለየ ሉላዊ ቅርጽ ያለው ከጨለማ ንፅፅር ጋር በኦፕቲካል ምስሎች እና በትንሽ መጠን ብቻ ነው (የተገመተው የድምጽ ክፍልፋይ 0.6 ± 0.30%)።በ C-5 እና C-6 ውህዶች ውስጥ፣ ሶስት ደረጃዎች ብቻ ተለይተዋል፣ እና በእነዚህ ጥንቅሮች ውስጥ ያለው የጨለማ ንፅፅር ግራፋይት ክፍል በፍላክስ መልክ ይታያል።በኮምፖዚት S-5 ውስጥ ካሉት የግራፍ ፍላኮች ጋር ሲነጻጸር፣ በኮምፖዚት S-6 ውስጥ ያሉት ግራፋይት ፍላኮች ሰፋ ያሉ፣ አጭር እና መደበኛ ናቸው።ከ 14.9 ± 0.85% በ C-5 ውህድ ወደ 17.4 ± 0.55% በ C-6 ስብጥር ውስጥ ተመሳሳይ የግራፋይት ይዘት መጨመር ታይቷል.
በ HEA ውህድ ውስጥ የእያንዳንዱን ደረጃ ዝርዝር ጥቃቅን አወቃቀር እና ኬሚካላዊ ቅንጅቶችን የበለጠ ለመመርመር SEMን በመጠቀም ናሙናዎች ተፈትተዋል እና የ EMF ነጥብ ትንተና እና ኬሚካላዊ ካርታም ተካሂደዋል።የ C-1 ድብልቅ ውጤቶች በ fig.2, የዋናው ማትሪክስ ደረጃ ክልሎችን የሚለያዩ eutectic ድብልቅ መኖራቸው በግልጽ ይታያል።የኮ, ፌ, ኒ እና ሲ በማትሪክስ ደረጃ ላይ አንድ ወጥ በሆነ መልኩ የተከፋፈሉ ሲሆኑ የ C-1 ድብልቅ የኬሚካል ካርታ በስእል 2 ሐ ላይ ይታያል.ነገር ግን፣ አነስተኛ መጠን ያለው Cr በማትሪክስ ደረጃ ላይ ከሌሎች የመሠረት HEA አካላት ጋር ሲነጻጸር ተገኝቷል፣ ይህም CR ከማትሪክስ ውስጥ መሰራጨቱን ይጠቁማል።በሴም ምስል ውስጥ ያለው የነጭ eutectic ምዕራፍ ጥንቅር በክሮምሚየም እና በካርቦን የበለፀገ ሲሆን ይህም ክሮሚየም ካርበይድ መሆኑን ያሳያል።በ microstructure ውስጥ discrete SiC ቅንጣቶች አለመኖር, በማትሪክስ ውስጥ Chromium ዝቅተኛ ይዘት እና Chromium-ሀብታም ደረጃዎች የያዙ eutectic ድብልቅ ፊት ጋር ተዳምሮ, መቅለጥ ጊዜ SiC ሙሉ በሙሉ መበስበስ ያመለክታል.በሲሲ መበስበስ ምክንያት ሲሊከን በማትሪክስ ክፍል ውስጥ ይሟሟል እና ነፃ ካርቦን ከክሮሚየም ጋር በመገናኘት ክሮሚየም ካርቦይድን ይፈጥራል።እንደሚታየው, ካርቦን ብቻ በ EMF ዘዴ በጥራት ተወስኗል, እና የምዕራፉ ምስረታ የተረጋገጠው በኤክስ ሬይ ዲፍራክሽን ንድፎች ውስጥ የባህሪ ካርበይድ ጫፎችን በመለየት ነው.
(ሀ) የ SEM ምስል የናሙና S-1፣ (ለ) የሰፋ ምስል፣ (ሐ) የኤለመንት ካርታ፣ (መ) የEMF ውጤቶች በተጠቆሙ ቦታዎች።
የተቀናጀ የ C-2 ትንተና በ fig.3. በኦፕቲካል ማይክሮስኮፕ ውስጥ ካለው ገጽታ ጋር ተመሳሳይነት ያለው ፣ የኤስኤምኤ ምርመራ በሁለት ደረጃዎች ብቻ የተዋቀረ ጥሩ መዋቅር አሳይቷል ፣ በቀጭኑ ላሜራ ክፍል በአጠቃላይ መዋቅሩ ውስጥ ተሰራጭቷል።የማትሪክስ ደረጃ, እና ምንም eutectic ምዕራፍ የለም.የላሜራ ክፍል የንጥል ስርጭት እና የ EMF ነጥብ ትንተና በዚህ ደረጃ በአንጻራዊ ሁኔታ ከፍተኛ የሆነ የ Cr (ቢጫ) እና ሲ (አረንጓዴ) ይዘት አሳይቷል ፣ ይህም እንደገና በሚቀልጥበት ጊዜ የ SiC መበስበስ እና የተለቀቀው ካርቦን ከክሮሚየም ተፅእኖ ጋር ያለውን ግንኙነት ያሳያል ። .የቪኢኤ ማትሪክስ ላሜላር ካርቦዳይድ ደረጃን ይመሰርታል።የንጥረ ነገሮች ስርጭት እና የማትሪክስ ደረጃ የነጥብ ትንተና እንደሚያሳየው አብዛኛው ኮባልት፣ ብረት፣ ኒኬል እና ሲሊከን በማትሪክስ ደረጃ ላይ ይገኛሉ።
(ሀ) የ SEM ምስል የናሙና S-2፣ (ለ) የሰፋ ምስል፣ (ሐ) ኤለመንት ካርታ፣ (መ) በተጠቀሱት ቦታዎች ላይ የEMF ውጤቶች።
የ C-3 ውህዶች የ SEM ጥናቶች ከካርቦይድ እና ማትሪክስ ደረጃዎች በተጨማሪ አዳዲስ ደረጃዎች መኖራቸውን አሳይተዋል.የኤለመንታል ካርታ (ምስል 4 ሐ) እና የ EMF ነጥብ ትንተና (ምስል 4d) አዲሱ ደረጃ በኒኬል ፣ በኮባልት እና በሲሊኮን የበለፀገ መሆኑን ያሳያል ።
(ሀ) የ SEM ምስል የናሙና S-3፣ (ለ) የሰፋ ምስል፣ (ሐ) ኤለመንት ካርታ፣ (መ) በተጠቆሙ ቦታዎች ላይ የEMF ውጤቶች።
የ C-4 ውህድ የ SEM እና EMF ትንተና ውጤቶች በምስል ውስጥ ይታያሉ.5. በተቀነባበረ C-3 ውስጥ ከተመለከቱት ሶስት እርከኖች በተጨማሪ የግራፋይት ኖድሎች መኖራቸውም ተገኝቷል.የሲሊኮን-ሀብታም ደረጃ የድምጽ ክፍልፋዮች ከ C-3 ስብጥር የበለጠ ነው.
(ሀ) የ SEM ምስል የናሙና S-4፣ (ለ) የሰፋ ምስል፣ (ሐ) የኤለመንቱ ካርታ፣ (መ) በተጠቀሱት ቦታዎች ላይ የEMF ውጤቶች።
የ SEM እና EMF የስብስብ S-5 እና S-6 ውጤቶች በስእል 1 እና 2. 6 እና 7 ውስጥ ይታያሉ.ከትንሽ ሉል በተጨማሪ የግራፋይት ፍሌክስ መኖሩም ተስተውሏል.ሁለቱም የግራፋይት ፍሌክስ እና የሲሊኮን-የያዘው ክፍል በ C-6 ውህድ ውስጥ ያለው ክፍልፋይ ከ C-5 ስብጥር የበለጠ ነው።
(ሀ) የናሙና C-5 SEM ምስል፣ (ለ) የሰፋ እይታ፣ (ሐ) ኤሌሜንታል ካርታ፣ (መ) የEMF ውጤቶች በተጠቆሙ ቦታዎች።
(ሀ) የ SEM ምስል የናሙና S-6፣ (ለ) የሰፋ ምስል፣ (ሐ) የኤለመንቱ ካርታ፣ (መ) የEMF ውጤቶች በተጠቆሙ ቦታዎች።
የ HEA ውህዶች የክሪስታል መዋቅር ባህሪም የተከናወነው የ XRD መለኪያዎችን በመጠቀም ነው።ውጤቱ በስእል 8 ይታያል. በመሠረታዊው WEA (S-0) ልዩነት ንድፍ ውስጥ ከ fcc ደረጃ ጋር የሚዛመዱ ጫፎች ብቻ ይታያሉ.የ C-1፣ C-2 እና C-3 ውህዶች የኤክስ ሬይ ልዩነት ከክሮሚየም ካርቦዳይድ (Cr7C3) ጋር የሚዛመዱ ተጨማሪ ጫፎች መኖራቸውን ገልጿል፣ እና ጥንካሬያቸው ለናሙና ሲ-3 እና ሲ-4 ዝቅተኛ ነበር፣ ይህም እንደሚያመለክተው ያሳያል። እንዲሁም ለእነዚህ ናሙናዎች ከ EMF ውሂብ ጋር።ለናሙናዎች S-3 እና S-4 ከ Co/Ni silicides ጋር የሚዛመዱ ቁንጮዎች ተስተውለዋል, በድጋሚ በስእል 2 እና 3 ላይ ከሚታየው የ EDS ካርታ ውጤቶች ጋር ይጣጣማሉ. ከግራፋይት ጋር የሚዛመድ.
ሁለቱም ጥቃቅን እና ክሪስታሎግራፊክ ባህሪያት የተገነቡ ጥንቅሮች የተጨመረው ሲሲ መበስበስን ያመለክታሉ.ይህ በ VEA ማትሪክስ ውስጥ ክሮሚየም በመኖሩ ነው.ክሮሚየም ለካርቦን 54.55 በጣም ጠንካራ የሆነ ግንኙነት አለው እና ከነፃ ካርቦን ጋር ምላሽ ይሰጣል፣ ካርቦቢድ ይፈጥራል፣ ይህም የማትሪክስ የክሮሚየም ይዘት ቀንሷል።በሲሲ56 መከፋፈል ምክንያት Si ወደ fcc ደረጃ ያልፋል።ስለዚህ የሲሲሲን ወደ መሰረታዊ HEA መጨመር የካርቦይድ ደረጃን መጠን እና በጥቃቅን መዋቅር ውስጥ ያለው የነፃ Si መጠን እንዲጨምር አድርጓል.ይህ ተጨማሪ ሲ በማትሪክስ ውስጥ በዝቅተኛ ውህዶች (በ S-1 እና S-2 ውህዶች) ውስጥ እንደተቀመጠ ታውቋል, ከፍ ባለ መጠን (ከ S-3 እስከ S-6 ውህዶች) ተጨማሪ የኮባልት ክምችት / ያስከትላል.ኒኬል ሲሊሳይድ.የ Co እና Ni silicides ምስረታ መደበኛ enthalpy, ቀጥተኛ ውህድ ከፍተኛ ሙቀት calorimetry ማግኘት, -37.9 ± 2.0, -49.3 ± 1.3, -34.9 ± 1.1 kJ mol -1 Co2Si, CoSi እና CoSi2, በቅደም እነዚህ ሳለ. ዋጋዎች - 50.6 ± 1.7 እና - 45.1 ± 1.4 kJ mol-157 ለ Ni2Si እና Ni5Si2, በቅደም ተከተል.እነዚህ እሴቶች ከሲሲ መፈጠር ሙቀት ያነሱ ናቸው, ይህም የሲሲሲ መከፋፈል ወደ ኮ/ኒ ሲሊሳይድ መፈጠር በሃይል ተስማሚ መሆኑን ያሳያል.በሁለቱም የ S-5 እና S-6 ውህዶች ውስጥ ተጨማሪ ነፃ ሲሊኮን ይገኝ ነበር, እሱም ከሲሊሳይድ መፈጠር በላይ ተወስዷል.ይህ ነፃ ሲሊከን በተለመደው የአረብ ብረቶች ውስጥ ለሚታየው ግራፍላይዜሽን አስተዋፅኦ ሲያደርግ ተገኝቷል.
በ HEA ላይ ተመስርተው የተገነቡት የሴራሚክ-የተጠናከሩ ውህዶች ሜካኒካል ባህሪያት በመጭመቂያ ሙከራዎች እና በጠንካራነት ሙከራዎች ይመረመራሉ.የተገነቡ ጥንብሮች የጭንቀት-ውጥረት ኩርባዎች በምስል ውስጥ ይታያሉ.9a, እና በስእል 9b ውስጥ በተወሰኑ የምርት ጥንካሬ, የምርት ጥንካሬ, ጥንካሬ, እና የተገነቡ ጥንብሮች ማራዘሚያ መካከል የተበታተነ ሁኔታን ያሳያል.
(ሀ) የተጨመቁ የጭረት ኩርባዎች እና (ለ) የተበታተኑ ቦታዎች የተወሰነ የምርት ጭንቀትን፣ ጥንካሬን፣ ጥንካሬን እና ማራዘምን ያሳያሉ።S-5 እና S-6 ናሙናዎች ጉልህ የመውሰድ ጉድለቶች ስላሏቸው ከS-0 እስከ S-4 ያሉ ናሙናዎች ብቻ እንደሚታዩ ልብ ይበሉ።
በለስ ላይ እንደሚታየው.9, የምርት ጥንካሬ ከ 136 MPa ለመሠረት VES (C-0) ወደ 2522 MPa ለ C-4 ድብልቅ ጨምሯል.ከመሠረታዊ WPP ጋር ሲነፃፀር የ S-2 ውህድ ወደ 37% ውድቀት በጣም ጥሩ ማራዘሚያ አሳይቷል ፣ እና ከፍተኛ የምርት ጥንካሬ እሴቶችን (1200 MPa) አሳይቷል።እጅግ በጣም ጥሩው የጥንካሬ እና የመተጣጠፍ ውህደት በአጠቃላይ ጥቃቅን መሻሻል ምክንያት ነው, ይህም በጥሩ ካርቦይድ ላሜላዎች በሁሉም ጥቃቅን ክፍሎች ውስጥ አንድ ወጥ ስርጭትን ጨምሮ, ይህም የመፈናቀል እንቅስቃሴን ይከላከላል.የC-3 እና C-4 ጥንቅሮች የምርት ጥንካሬዎች 1925 MPa እና 2522 MPa በቅደም ተከተል ናቸው።እነዚህ ከፍተኛ የምርት ጥንካሬዎች በሲሚንቶ ካርቦይድ እና በሲሊሳይድ ደረጃዎች ከፍተኛ መጠን ያለው ክፍልፋይ ሊገለጹ ይችላሉ.ይሁን እንጂ የእነዚህ ደረጃዎች መገኘት በ 7% ብቻ እንዲራዘም አድርጓል.የመሠረት ውህዶች CoCrFeNi HEA (S-0) እና S-1 የጭንቀት-ውጥረት ኩርባዎች ኮንቬክስ ናቸው፣ ይህም የመንታውን ውጤት ወይም TRIP59,60 ማንቃትን ያመለክታል።ከናሙና S-1 ጋር ሲነጻጸር፣ የናሙና S-2 የጭንቀት-ውጥረት ከርቭ 10.20% ገደማ ውፍረት ያለው ሾጣጣ ቅርጽ ያለው ሲሆን ይህም ማለት የተለመደው የመፈናቀል ሸርተቴ በዚህ የተበላሸ ሁኔታ ውስጥ የናሙና ዋናው የመበላሸት ሁኔታ ነው60,61 .ይሁን እንጂ በዚህ ናሙና ውስጥ ያለው የማጠንከሪያ መጠን ከትልቅ የጭንቀት ክልል በላይ ከፍ ያለ ነው, እና ከፍ ባሉ ውጥረቶች ላይ ወደ ኮንቬክሲሽን የሚደረግ ሽግግርም ይታያል (ምንም እንኳን ይህ በተቀባው የተጨመቁ ጭነቶች አለመሳካቱ ምክንያት ሊሆን አይችልም).).ኮምፖዚትስ C-3 እና C-4 በጥቃቅን መዋቅር ውስጥ ከፍተኛ መጠን ያለው የካርቦይድ እና የሲሊሳይድ ክፍልፋዮች በመኖራቸው የተገደበ የፕላስቲክነት ብቻ አላቸው.በነዚህ የስብስብ ናሙናዎች ላይ ጉልህ የሆነ የመውሰድ ጉድለት በመኖሩ የ C-5 እና C-6 ጥምር ናሙናዎች የመጨመቂያ ሙከራዎች አልተደረጉም (ምስል 10 ይመልከቱ)።
በ C-5 እና C-6 ውህዶች ናሙናዎች ውስጥ ስቴሪዮሚክሮግራፍ የመውሰድ ጉድለቶች (በቀይ ቀስቶች የተጠቆሙ)።
የVEA ጥንቅሮች ጥንካሬን የመለካት ውጤቶች በምስል ውስጥ ይታያሉ።9 ለ.የመሠረቱ WEA የ 130 ± 5 HV ጥንካሬ አለው, እና ናሙናዎች S-1, S-2, S-3 እና S-4 የ 250 ± 10 HV, 275 ± 10 HV, 570± 20 HV እና ናሙናዎች ጥንካሬ አላቸው. 755 ± 20 ኤች.ቪ.የጠንካራነት መጨመር ከጨመቃ ሙከራዎች የተገኘው የምርት ጥንካሬ ለውጥ ጋር በጥሩ ሁኔታ የሚስማማ እና በስብስብ ውስጥ ካለው የንጥረ ነገሮች መጠን መጨመር ጋር የተያያዘ ነው.በእያንዳንዱ ናሙና ዒላማ ስብጥር ላይ የተመሰረተው የተሰላው የተወሰነ የምርት ጥንካሬ እንዲሁ በምስል ላይ ይታያል።9 ለ.በአጠቃላይ ምርጡ የምርት ጥንካሬ (1200 MPa), ጥንካሬ (275 ± 10 HV) እና ወደ ውድቀት (~ 37%) አንጻራዊ ማራዘም ለተቀነባበረ C-2 ይታያል.
የምርት ጥንካሬን ማነፃፀር እና የተገነባውን ስብስብ አንጻራዊ ማራዘም ከተለያዩ ክፍሎች ቁሳቁሶች ጋር በማነፃፀር በስእል 11 ሀ.በዚህ ጥናት ውስጥ በ CoCrFeNi ላይ የተመሰረቱ ውህዶች በማንኛውም የጭንቀት ደረጃ62 ከፍተኛ ማራዘም አሳይተዋል።በተጨማሪም በዚህ ጥናት ውስጥ የተገነቡት የ HEA ውህዶች ባህሪያት ቀደም ሲል ባልተያዘበት ክልል ውስጥ የምርት ጥንካሬን እና የማራዘም እቅድ መኖሩን ማየት ይቻላል.በተጨማሪም, የተገነቡ ጥንቅሮች ሰፊ ጥንካሬ (277 MPa, 1200 MPa, 1925 MPa እና 2522 MPa) እና የመለጠጥ (> 60%, 37%, 7.3% እና 6.19%) ጥምረት አላቸው.ለላቀ የምህንድስና አፕሊኬሽኖች63,64 የቁሳቁሶች ምርጫ ላይ የምርት ጥንካሬም ጠቃሚ ነገር ነው።በዚህ ረገድ, የ HEA ጥንቅሮች በጣም ጥሩ የምርት ጥንካሬ እና የማራዘም ጥምረት ያሳያሉ.ምክንያቱም ዝቅተኛ ጥግግት SiC መጨመር ከፍተኛ የተወሰነ የምርት ጥንካሬ ያላቸው ውህዶችን ስለሚያስከትል ነው።ልዩ የምርት ጥንካሬ እና የHEA ውህዶች ማራዘም ከ HEA FCC እና refractory HEA ጋር ተመሳሳይ በሆነ ክልል ውስጥ ናቸው፣ በስእል 11 ለ እንደሚታየው።የተገነቡ ጥንብሮች ጥንካሬ እና የምርት ጥንካሬ ልክ እንደ ግዙፍ የብረት ብርጭቆዎች65 (ምስል 11 ሐ) ተመሳሳይ መጠን ነው.ግዙፍ የብረታ ብረት ብርጭቆዎች (BMS) በከፍተኛ ጥንካሬ እና የምርት ጥንካሬ ተለይተው ይታወቃሉ, ነገር ግን ርዝመታቸው የተገደበ ነው66,67.ነገር ግን፣ በዚህ ጥናት ውስጥ የተገነቡት የአንዳንድ የHEA ውህዶች ጥንካሬ እና የምርት ጥንካሬ ጉልህ የሆነ እርዝመት አሳይቷል።ስለዚህ በቪኤኤ የተዘጋጁት ውህዶች ልዩ እና ተፈላጊ የሜካኒካል ባህሪያት ለተለያዩ መዋቅራዊ አፕሊኬሽኖች አሏቸው የሚል ድምዳሜ ላይ ተደርሷል።ይህ ልዩ የሜካኒካል ባህሪያት ጥምረት በFCC HEA ማትሪክስ ውስጥ በቦታው በተፈጠሩት የሃርድ ካርቦይድስ ወጥ በሆነ ስርጭት ሊገለጽ ይችላል።ነገር ግን፣ የተሻለ የጥንካሬ ውህደትን የማሳካት ግብ አካል እንደመሆኑ፣ ከሴራሚክ ደረጃዎች በተጨማሪ የሚፈጠሩ ጥቃቅን መዋቅራዊ ለውጦች በጥንቃቄ ማጥናት እና የመውሰድ ጉድለቶችን ለማስቀረት እንደ S-5 እና S-6 ውህዶች እና የመሳሰሉትን መቆጣጠር አለባቸው። ductility.ጾታ.
የዚህ ጥናት ውጤቶች ከተለያዩ መዋቅራዊ ቁሶች እና HEAs ጋር ተነጻጽረዋል፡ (ሀ) ማራዘሚያ እና የምርት ጥንካሬ62፣ (ለ) የተወሰነ የምርት ጫና ከ ductility63 እና (ሐ) የምርት ጥንካሬ ከጠንካራነት65።
በ HEA CoCrFeNi ስርዓት ላይ የተመሰረቱ ተከታታይ የ HEA-ሴራሚክ ውህዶች ጥቃቅን መዋቅር እና ሜካኒካል ባህሪዎች ከሲሲ በተጨማሪ ጥናት ተካሂደዋል እና የሚከተሉት ድምዳሜዎች ተደርገዋል።
የአርክ መቅለጥ ዘዴን በመጠቀም SiC ወደ CoCrFeNi HEA በመጨመር ከፍተኛ የኢንትሮፒ ቅይጥ ውህዶች በተሳካ ሁኔታ ሊዳብሩ ይችላሉ።
ሲሲ በአርክ መቅለጥ ወቅት ይበሰብሳል፣ ይህም ወደ ካርቦይድ፣ ሲሊሳይድ እና ግራፋይት ደረጃዎች ወደ መፈጠር ይመራል፣ መገኘት እና የድምጽ ክፍልፋዩ በሲሲው መሠረት HEA ላይ በተጨመረው መጠን ላይ ይመሰረታል።
HEA ውህዶች ብዙ ጥሩ የሜካኒካል ባህሪያትን ያሳያሉ፣ ከዚህ ቀደም ባልተያዙ ቦታዎች ላይ የምርት ጥንካሬ እና የማራዘሚያ ቦታ ላይ የሚወድቁ ባህሪዎች አሏቸው።6 wt% SiC በመጠቀም የተሰራው የHEA ውህድ ምርት ጥንካሬ 37% የመተጣጠፍ ችሎታን በመጠበቅ ከመሠረታዊ HEA ከስምንት እጥፍ ይበልጣል።
የHEA ውህዶች ጥንካሬ እና የምርት ጥንካሬ በጅምላ ብረት መነጽሮች (ቢኤምጂ) ውስጥ ናቸው።
ግኝቶቹ እንደሚያመለክቱት ከፍተኛ-ኤንትሮፒ ቅይጥ ውህዶች ለላቁ መዋቅራዊ አፕሊኬሽኖች እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ የብረት-ሜካኒካል ንብረቶች ጥምረት ለማግኘት ተስፋ ሰጭ አቀራረብን ይወክላሉ።
የልጥፍ ሰዓት፡- ጁላይ-12-2023