1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки
  4. T. 511, № 1, 2023

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 2023, T. 511, № 1, стр. 5-9

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОГО СПЛАВА AlCrFeCoNi ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОННО-ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

В. Е. Громов 1, *, Ю. Ф. Иванов 2, М. О. Ефимов 1, Ю. А. Шлярова 1

1 Сибирский государственный индустриальный университет
Новокузнецк, Россия

2 Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук
Томск, Россия

* E-mail: gromov@physics.sibsiu.ru

Поступила в редакцию 09.01.2023
После доработки 09.01.2023
Принята к публикации 13.03.2023

Аннотация

С помощью проволочного дугового аддитивного производства подготовлен ВЭС AlCrFeCoNi: неэквиатомного состава, на который методом плазменно-ассистированного ВЧ-распыления была нанесена пленка B + Cr толщиной ∼1 мкм. Последующая обработка состояла в электронно-пучковом облучении поверхности с параметрами: плотность энергии 20–40 Дж/см2, длительность импульса 200 мкс, частота 0.3 с–1, число импульсов 3. Установлено квазипериодическое распределение химических элементов (ат. %) 33.4 Al; 8.3 Сr; 17.1 Fe; 5.4 Co; 35.7 Ni. Показано, что при плотности энергии пучка электронов Еs = 20 Дж/см2 микротвердость повышается в 2 раза, износостойкость в 5 раз, коэффициент трения снижается в 1.3 раза. Высокоскоростная кристаллизация поверхностного слоя приводит к образованию субзеренной структуры с размерами субзерен 150–200 нм. Возрастание прочностных и трибологических свойств при электронно-пучковой обработке интерпретировано с учетом снижения размера зерен, формирования оксиборидов хрома и алюминия, образования твердого раствора внедрения бора в кристаллическую решетку ВЭС.

Ключевые слова: высокоэнтропийный сплав AlCrFeCoNi, пленка B+Cr, электронно-пучковая обработка, фазы, элементный состав, свойства

Список литературы

  1. Wang Z., Huang Y., Yang Y., et al. Atomic- size effect and solid solubility of multicomponent alloys // Scripta Mater. 2015. V. 94. P. 28–31.

  2. Li D.Y., Zhang Y. The ultrahigh charpy impact toughness of forged AlCoCrFeNi high entropy alloys at room and cryogenic temperatures // Intermetallics. 2016. V. 70. P. 24–28.

  3. Yeh J.-W., Chen S.-K., Lin S.J., et al. Nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: Novel design concepts and outcomes // Adv. Eng. Mater. 2004. V. 6. № 5. P. 299–303.

  4. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., et al. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys // Mater. Sci. Eng. A 2004. V. 375–377. P. 213–218.

  5. Yeh J.-W., Chen S.-K., Gan J.-Y., et al. Formation of simple crystal structures in Cu-Co-Ni–Cr–Al–Fe–Ti–V alloys with multiprincipal metallic elements // Metal. Mater. Trans. A. 2004. V. 35A. P. 2533–2536.

  6. Yeh J.-W., Chen Y.-L., Lin S.-J., et al. High-entropy alloys – a new era of exploration // Mater. Sci. Forum. 2007. V. 560. P. 1–9.

  7. Chang S.Y., Lin S.Y., Huang Y.C., et al. Mechanical properties, deformation behaviors and interface adhesion of (AlCrTaTiZr)Nx multi-component coatings // Surf. Coat. Technol. 2010. V. 204. P. 3307–3314.

  8. Shen W.-J., Tsai M.-H., Chang Y.-S., et al. Effects of substrate bias on the structure and mechanical properties of (Al1.5CrNb0.5Si0.5Ti)Nx coatings // Thin Solid Films. 2012. V. 520. P. 6183–6188.

  9. Braic V., Vladescu A., Balaceanu M., et al. Nanostructured multielement (TiZrNbHfTa)N and (TiZrNbHfTa)C hard coatings // Surf. Coat. Technol. 2012. V. 211. P. 117–121.

  10. Lin M.I., Tsai M.H., Shen WJ., et al. Evolution of structure and properties of multi-component (AlCrTaTiZr)Ox films // Thin Solid Films. 2010. V. 518. P. 2732–2737.

  11. Zhao Y., Zhang J., Wang Y., et al. Size- dependent mechanical properties and deformation mechanisms in Cu/NbMoTaW nanolaminates // Sci. China Mater. 2020. V. 63. P. 444–452.

  12. Cao Z.H., Ma Y.J., Cai Y.P., et al. High strength dual-phase high entropy alloys with a tunable nanolayer thickness // Scripta Mater. 2019. V. 173. P. 149–153.

  13. Rong Z., Wang C., Wang Y., et al. Microstructure and properties of FeCoNiCrX (X=Mn,Al) high entropy alloy coatings // Journal of Alloys and Compounds. 2022. V. 921. P. 166061.

  14. Guo J., Goh M., Zhu Z., et al. On the machining of selective laser melting CoCrFeMnNi high-entropy alloy // Materials and Design. 2018. V. 153. P. 211–220.

  15. Lindner T., Löbel M., Sattler B., et al. Surface hardening of FCC phase high-entropy alloy system by powder-pack boriding // Surface and Coatings Technology. 2019. V. 371. P. 389–394.

  16. Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Zagulyaev D.V., et al. Prospects for the application of surface treatment of alloys by electron beams in state of the art technologies // Progress in Physics of metals. 2020. V. 21. № 3. P. 345–362.

  17. Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Zagulyaev D.V., et al. Improvement of functional properties of alloys by electron beam treatment // Steel in Translation. 2022. V. 52. № 1. P. 71–75.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал