Формування структури і фазового складу еквіатомних сплавів системи Cu–Ni–Al–Fе–Cr під час механічного легування

Автори

Нанокристалічні високоентропійні сплави еквіатомного складу системи Cu–Ni–Al–Fе–Cr від двокомпонентного сплаву CuNi до п’ятикомпонентного сплаву CuNiAlFеCr синтезовані методом механічного легування (МЛ). Методом рентгеноструктурного аналізу досліджено перебіг фазових та структурних перетворень під час формування серії сплавів системи Cu–Ni–Al–Fe–Cr у процесі МЛ при додаванні компонентів порошкових сумішей у послідовності Cu, Ni, Al, Fe та Cr. У подвійному CuNi-сплаві формується твердий розчин із гранецентрованою кубічною структурою в нанокристалічному стані, тоді як у CuNiAl, CuNiAlFe та CuNiAlFeCr сплавах утворюється нанокристалічний твердий розчин з об’ємноцентрованою кубічною структурою, яка наприкінці МЛ стає рентгеноаморфною. Утворення вторинних інтерметалідних фаз не виявлено. Встановлено послідовність розчинення компонентів вказаної системи в процесі МЛ та показано, що швидкість розчинення корелює з температурою плавлення елементів сплаву завдяки її впливу на їх дифузію у твердому стані.
Ключові слова: високоентропійні сплави, механічне легування, рентгенівський аналіз, структура, фазовий склад, дифузія.

Рік видання: 
2014
Номер: 
5
УДК: 
620.22:620.187.22:543.442.3
С. 89–95., Іл. 4. Табл. 5. Бібліогр.: 20 назв.
Література: 

1. J.W. Yeh et al., “Nanostructured high—entropy alloys with multyple principal elements; novel alloy design concepts and outcomes”, J. Adv. Eng. Mater., vol. 6, no. 5, pp. 299—303, 2004.
2. J.W. Yeh et al., “Formation of simple crystal structures in Cu—Co—Ni—Cr—Al—Fe—Ti—V alloys with multiprincipal metallic elements”, J. Metall. Mater. Trans., vol. 35A, no. 8, pp. 2533—2536, 2004.
3. P.K. Huang et al., “Multi—Principal—Element Alloys with Improved Oxidation and Wear Resistance for Thermal Spray Coating”, J. Adv. Eng. Mater. vol. 6, no. 1-2, pp. 74—78, 2004.
4. J.W. Yeh, “Recent progress in high—entropy alloys”, J. Ann. Chim. Sci. Mat., vol. 31, no. 6. pp. 633—648, 2006.
5. Y. Zhang et al., “Solid—Solution Phase Formation Rules for Multi—component Alloys”, J. Adv. Eng. Mater., vol. 10, no. 6, pp. 534—538, 2008.
6. J.-W. Yeh et al., “High—Entropy Alloys — A New Era of Explotation”, Mater. Sci. Forum, no. 560. pp. 1—9, 2007.
7. X. Yang et al., “Microstructure and Compressive Properties of NbTiVTaAlx High Entropy Alloys”, J. Procedia Eng., no. 36, pp. 292—298, 2012.
8. A.L. Greer, “Thermodynamics of Solids”, Nature, no. 336, pp. 303—304, 1993.
9. S. Guo and C.T. Liu, “Phase Stability in HEAs: Phase stability in high entropy alloys:Formation of solid—solution phase or amorphous phase”, Progress in Material Sc.: Materials Int., no. 21, pp. 433—446, 2011.
10. B. Cantor et al., “Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys”, J. Mater. Sci. Eng. A., no. 375—377, pp. 213—218, 2004.
11. S. Varalakshmi et al., “Formation and Stability of Equiatomic and Nonequiatomic Nanocrystalline CuNiCoZnAlTi High—Entropy Alloys by Mechanical Alloying”, Metallurgical and Materials Trans. A, vol. 10, no. 41, pp. 2703—2709, 2010.
12. Y. Zhang and Y.J. Zhou, “Solid solution formation criteria for high entropy alloys”, Materials Sci. Forum, no. 561- 565, pp. 1337—1339, 2007.
13. D.A. Porter and K.E. Easterling, Phase Transformations in Metals аnd Alloys. London: Chapman & Hall, 1992, 514 p.
14. C. Kittel, Introduction to Solid State Physics. New York: John Wiley & Sons, 1996, 673 p.
15. F.R. de Boer, Cohesion in Metals. New York: Elsevier Scientific Pub. Co, 1988, 482 p.
16. A. Takeuchi and A. Inoue, “Calculation of mixing enthalpy and mismatch entropy for ternary amorphous alloys”, Mater. Trans., no. 41, pp. 1372—1378, 2000.
17. A.I. Yurkova et al., “Structure and Mechanical Properties of Iron Resulted from Surface Severe Plastic Deformation by Friction with Semultaneous Nitrogen Saturation: I. Fetures of Structure Formation”, Metally, no. 4, pp. 274—281, 2012.
18. P.P. Chattopadhyay et al., “Microstructure/phase evolution in mechanical alloying milling of stainless steel and aluminum powder blends”, Metall. Mater. Tras. A., no. 38A, pp. 2298—2307, 2007.
19. L. Schultz, “Formation of Amorphous Metals by Solid— State Reactions”, Philos. Mag. B, no. 61, pp. 453—471, 1990.
20. H.X. Sui et al., “The enhancement of solid solubility limits of AlCo intermetallic compound by high‐energy ball milling”, J. Appl. Phys., no. 71, pp. 2945—2949, 1992.

Список літератури у транслітерації: 

1. J.W. Yeh et al., “Nanostructured high–entropy alloys with multyple principal elements; novel alloy design concepts and outcomes”, J. Adv. Eng. Mater., vol. 6, no. 5, pp. 299–303, 2004.
2. J.W. Yeh et al., “Formation of simple crystal structures in Cu–Co–Ni–Cr–Al–Fe–Ti–V alloys with multiprincipal metallic elements”, J. Metall. Mater. Trans., vol. 35A, no. 8, pp. 2533–2536, 2004.
3. P.K. Huang et al., “Multi–Principal–Element Alloys with Improved Oxidation and Wear Resistance for Thermal Spray Coating”, J. Adv. Eng. Mater. vol. 6, no. 1-2, pp. 74–78, 2004.
4. J.W. Yeh, “Recent progress in high–entropy alloys”, J. Ann. Chim. Sci. Mat., vol. 31, no. 6. pp. 633–648, 2006.
5. Y. Zhang et al., “Solid–Solution Phase Formation Rules for Multi–component Alloys”, J. Adv. Eng. Mater., vol. 10, no. 6, pp. 534–538, 2008.
6. J.-W. Yeh et al., “High–Entropy Alloys – A New Era of Explotation”, Mater. Sci. Forum, no. 560. pp. 1–9, 2007.
7. X. Yang et al., “Microstructure and Compressive Properties of NbTiVTaAlx High Entropy Alloys”, J. Procedia Eng., no. 36, pp. 292–298, 2012.
8. A.L. Greer, “Thermodynamics of Solids”, Nature, no. 336, pp. 303–304, 1993.
9. S. Guo and C.T. Liu, “Phase Stability in HEAs: Phase stability in high entropy alloys:Formation of solid–solution phase or amorphous phase”, Progress in Material Sc.: Materials Int., no. 21, pp. 433–446, 2011.
10. B. Cantor et al., “Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys”, J. Mater. Sci. Eng. A., no. 375–377, pp. 213–218, 2004.
11. S. Varalakshmi et al., “Formation and Stability of Equiatomic and Nonequiatomic Nanocrystalline CuNiCoZnAlTi High–Entropy Alloys by Mechanical Alloying”, Metallurgical and Materials Trans. A, vol. 10, no. 41, pp. 2703–2709, 2010.
12. Y. Zhang and Y.J. Zhou, “Solid solution formation criteria for high entropy alloys”, Materials Sci. Forum, no. 561-565, pp. 1337–1339, 2007.
13. D.A. Porter and K.E. Easterling, Phase Transformations in Metals аnd Alloys. London: Chapman & Hall, 1992, 514 p.
14. C. Kittel, Introduction to Solid State Physics. New York: John Wiley & Sons, 1996, 673 p.
15. F.R. de Boer, Cohesion in Metals. New York: Elsevier Scientific Pub. Co, 1988, 482 p.
16. A. Takeuchi and A. Inoue, “Calculation of mixing enthalpy and mismatch entropy for ternary amorphous alloys”, Mater. Trans., no. 41, pp. 1372–1378, 2000.
17. A.I. Yurkova et al., “Structure and Mechanical Properties of Iron Resulted from Surface Severe Plastic Deformation by Friction with Semultaneous Nitrogen Saturation: I. Fetures of Structure Formation”, Metally, no. 4, pp. 274–281, 2012.
18. P.P. Chattopadhyay et al., “Microstructure/phase evolution in mechanical alloying milling of stainless steel and aluminum powder blends”, Metall. Mater. Tras. A., no. 38A, pp. 2298–2307, 2007.
19. L. Schultz, “Formation of Amorphous Metals by Solid–State Reactions”, Philos. Mag. B, no. 61, pp. 453–471, 1990.
20. H.X. Sui et al., “The enhancement of solid solubility limits of AlCo intermetallic compound by high‐energy ball milling”, J. Appl. Phys., no. 71, pp. 2945–2949, 1992.

Текст статтіРозмір
2014-5-12.pdf293.51 КБ

Тематичні розділи журналу

,