CoCrFeNi як хӯлаи баланд-энтропии (HEA) мукааб (fcc) буда, хуб омӯхта шудааст, ки қобилияти хуб дорад, аммо қувваи маҳдуд дорад.Таваҷҷӯҳи ин таҳқиқот ба беҳтар кардани тавозуни қувват ва тағйирпазирии чунин HEA тавассути илова кардани миқдори гуногуни SiC бо усули обшавии камон равона карда шудааст.Муайян карда шудааст, ки мавҷудияти хром дар асоси HEA боиси таҷзияи SiC ҳангоми обшавӣ мегардад.Ҳамин тариқ, таъсири мутақобилаи карбони озод бо хром боиси дар ҷои худ пайдо шудани карбидҳои хром мегардад, дар ҳоле ки кремнийи озод дар маҳлул дар асоси HEA боқӣ мемонад ва/ё бо элементҳое, ки HEA-и асосиро ташкил медиҳанд, силицидҳоро ташкил медиҳанд.Бо зиёд шудани таркиби SiC, марҳилаи микроструктура бо пайдарпаии зерин тағир меёбад: fcc → fcc + эвтектикӣ → fcc + пораҳои карбиди хром → fcc + пораҳои карбиди хром + силицид → fcc + пораҳои карбиди хром + силицид + тӯбҳои графит / пораҳои графит.Композитҳои ҳосилшуда дар муқоиса бо хӯлаҳои муқаррарӣ ва хӯлаҳои энтропии баланд доираи хеле васеи хосиятҳои механикиро нишон медиҳанд (қувваи ҳосил аз 277 МПа дар зиёда аз 60% дарозӣ то 2522 МПа дар 6% дарозӣ).Баъзе аз таркибҳои энтропии баланд таҳияшуда маҷмӯи аълои хосиятҳои механикиро нишон медиҳанд (қувваи ҳосилнокӣ 1200 МПа, дарозӣ 37%) ва дар диаграммаи шиддати дарозшавии ҳосил минтақаҳои қаблан дастнорасро ишғол мекунанд.Илова бар дарозии назаррас, сахтӣ ва қобилияти ҳосилнокии композитҳои HEA дар як диапазон бо айнакҳои металлии густарда мебошанд.Аз ин рӯ, чунин мешуморанд, ки таҳияи композитҳои баланд-энтропӣ метавонад ба ноил шудан ба маҷмӯи аълои хосиятҳои механикӣ барои барномаҳои пешрафтаи сохторӣ кӯмак расонад.
Кор карда баромадани хӯлаҳои энтропии баланд консепсияи нави ояндадор дар металлургия мебошад1,2.Хӯлаҳои баланди энтропӣ (HEA) дар як қатор ҳолатҳо маҷмӯи аълои хосиятҳои физикӣ ва механикиро нишон доданд, аз ҷумла устувории баланди гармӣ3,4 дарозии суперпластикӣ5,6 муқовимат ба хастагӣ7,8 муқовимат ба зангзанӣ9,10,11, муқовимати аъло ба фарсуда12,13,14 ,15 ва хосиятњои трибологї15 ,16,17 њатто дар њарорати баланд18,19,20,21,22 ва хосиятњои механикї дар њарорати паст23,24,25.Комбинатсияи аълои хосиятҳои механикӣ дар HEA одатан ба чаҳор таъсири асосӣ, яъне энтропияи баланди конфигуратсиявӣ26, таҳрифи сахти торҳо27, паҳншавии суст28 ва эффекти коктейл29 марбут аст.HEA одатан ба намудҳои FCC, BCC ва HCP тасниф карда мешаванд.FCC HEA маъмулан унсурҳои гузаришро ба монанди Co, Cr, Fe, Ni ва Mn дар бар мегирад ва қобилияти аъло (ҳатто дар ҳарорати паст25), аммо қувваи паст дорад.BCC HEA одатан аз унсурҳои зичии баланд, аз қабили W, Mo, Nb, Ta, Ti ва V иборат аст ва дорои қувваи хеле баланд, вале тағйирпазирии паст ва қувваи хоси паст мебошад30.
Тағироти микроструктураи HEA дар асоси коркард, коркарди термомеханикӣ ва илова кардани элементҳо барои ба даст овардани беҳтарин маҷмӯи хосиятҳои механикӣ таҳқиқ карда шудааст.CoCrFeMnNi FCC HEA бо гардиши фишори баланд ба деформатсияи шадиди пластикӣ дучор мешавад, ки ба афзоиши назарраси сахтӣ (520 Вт) ва қувват (1950 МПа) оварда мерасонад, аммо рушди микроструктураи нанокристаллӣ (~50 нм) хӯларо шикаста мекунад31 .Муайян карда шудааст, ки ворид кардани тағйирпазирии дугона (TWIP) ва пластикии индуксионии табдилёфта (TRIP) ба CoCrFeMnNi HEAs сахтпазирии хуби корро фароҳам меорад, ки дар натиҷа чандирии баланди кашиш, ҳарчанд аз ҳисоби арзишҳои воқеии қувваи кашиш.Дар зер (1124 МПа) 32. Дар CoCrFeMnNi HEA бо истифода аз сӯзандоруи тирандозӣ ташаккулёбии микроструктураи қабатдор (иборат аз қабати тунуки деформатсияшуда ва ядрои бетағйирёбанда) боиси афзоиши қувват гардид, аммо ин такмил тақрибан бо тақрибан 700 МПа33 маҳдуд шуд.Дар ҷустуҷӯи маводҳо бо беҳтарин омезиши қувват ва тағйирпазирӣ, таҳияи HEA-ҳои бисёрфазавӣ ва HEA-ҳои эвтектикӣ бо истифода аз иловаҳои элементҳои изоатомӣ низ таҳқиқ карда шудаанд34,35,36,37,38,39,40,41.Дарвоқеъ, муайян карда шудааст, ки тақсимоти дақиқи фазаҳои сахт ва нарм дар хӯлаҳои эвтектикии баланди энтропӣ метавонад ба омезиши нисбатан беҳтари қувват ва чандирӣ оварда расонад35,38,42,43.
Системаи CoCrFeNi як хӯлаи баланди энтропии FCC ба таври васеъ омӯхташуда мебошад.Ин система хосиятҳои сахтшавии тези корро44 ва қобилияти аълои45,46 дар ҳарорати паст ва баланд нишон медиҳад.Кӯшишҳои гуногун барои беҳтар кардани қувваи нисбатан пасти он (~300 МПа)47,48 анҷом дода шуданд, аз он ҷумла тозакунии гандум25, микроструктураи гетерогенӣ49, боришот50,51,52 ва пластикии бо трансформатсия (TRIP)53.Такмили ғаллаи HEA CoCrFeNi мукааби ба рӯи рӯи марказонидашуда тавассути кашидани сард дар шароити вазнин қувватро аз 300 МПа47,48 то 1,2 GPa25 зиёд мекунад, аммо талафоти тағйирпазириро аз беш аз 60% то 12,6% коҳиш медиҳад.Илова кардани Al ба HEA-и CoCrFeNi боиси ташаккули микроструктураи гетерогенӣ гардид, ки қувваи ҳосили онро то 786 МПа ва дарозии нисбии онро тақрибан ба 22% зиёд кард49.CoCrFeNi HEA бо Ti ва Al илова карда шуд, то боришот ба вуҷуд ояд ва ба ин васила таҳкими боришотро ба вуҷуд оварда, қобилияти ҳосили онро то 645 МПа ва дарозии онро то 39% зиёд кард51.Механизми TRIP (табдилёбии мартенситикии мукааб → гексаэдрӣ) ва дугона қуввати кашиши CoCrFeNi HEA-ро то 841 МПа ва дарозшавиро ҳангоми шикастан то 76% зиёд кард53.
Кӯшишҳо инчунин барои илова кардани арматураи сафолӣ ба матритсаи мукааби рӯи марказии HEA барои таҳияи композитҳои баланди энтропӣ, ки метавонанд омезиши беҳтари қувват ва чандирпазириро нишон диҳанд, анҷом дода шуданд.Композитҳо бо энтропияи баланд бо роҳи обшавии камонҳои вакуумӣ44, хӯлаи механикӣ45,46,47,48,52,53, агломератсияи шарораи плазма46,51,52, пресскунии гарми вакуумӣ45, пресскунии гарми изостатикӣ47,48 ва коркарди равандҳои истеҳсоли иловаҳо, 50.Карбидҳо, оксидҳо ва нитридҳо ба монанди WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 ва Y2O351 дар таҳияи композитҳои HEA ҳамчун арматураи сафолӣ истифода шудаанд.Интихоби дурусти матритсаи HEA ва сафолӣ махсусан ҳангоми тарҳрезӣ ва таҳияи таркиби қавӣ ва устувори HEA муҳим аст.Дар ин кор CoCrFeNi ҳамчун маводи матритса интихоб шудааст.Ба CoCrFeNi HEA миқдори гуногуни SiC илова карда шуд ва таъсири онҳо ба микроструктура, таркиби фазаҳо ва хосиятҳои механикӣ омӯхта шуд.
Барои сохтани композитҳои HEA ҳамчун ашёи хом металлҳои тозагии баланд Co, Cr, Fe, Ni (99,95 ват%) ва хокаи SiC (тоза 99%, андозаи -400 mesh) дар шакли зарраҳои элементарӣ истифода шуданд.Таркиби изоатомии CoCrFeNi HEA аввал дар қолаби миси нимкураи бо об хунукшуда гузошта шуда, баъд камераро ба 3·10-5 мбар эвакуатсия карданд.Барои ба даст овардани вакууме, ки барои обшавии камон бо электродҳои волфрам истеъмолшаванда лозим аст, гази аргонҳои тозагии баланд ҷорӣ карда мешавад.Барои таъмин намудани якхелагии хуб панҷ маротиба қубурҳои ҳосилшуда чаппа ва аз нав гудохта мешаванд.Композитҳои энтропии баланди таркибҳои гуногун тавассути илова кардани миқдори муайяни SiC ба тугмаҳои эквиатомии CoCrFeNi, ки дар ҳар як ҳолат бо роҳи панҷкарата инверсия ва оббозӣ дубора гомогенизатсия карда шуданд, омода карда шуданд.Тугмаи қолабӣ аз таркиби натиҷавӣ бо истифода аз EDM барои санҷиш ва тавсифи минбаъда бурида шуд.Намунаҳо барои таҳқиқоти микроструктурӣ мувофиқи усулҳои стандартии металлографӣ омода карда шуданд.Аввалан, намунаҳо бо истифода аз микроскопи рӯшноӣ (Leica Microscope DM6M) бо нармафзори Leica Image Analysis (LAS Phase Expert) барои таҳлили марҳилаи миқдорӣ тафтиш карда шуданд.Барои таҳлили марҳилавӣ се тасвири дар минтақаҳои гуногун гирифташуда бо масоҳати умумии тақрибан 27,000 мкм2 интихоб карда шуданд.Тадқиқотҳои минбаъдаи муфассали микроструктурӣ, аз ҷумла таҳлили таркиби химиявӣ ва таҳлили тақсимоти элементҳо дар микроскопи электронии сканерӣ (JEOL JSM-6490LA), ки бо системаи таҳлили спектроскопияи энергетикӣ (EDS) муҷаҳҳаз шудаанд, гузаронида шуданд.Тавсифи сохтори кристаллии таркибии HEA бо истифода аз системаи дифраксияи рентгенӣ (тағйирдиҳандаи марҳилаи Брукер D2) бо истифода аз манбаи CuKα бо андозаи қадами 0,04 ° анҷом дода шуд.Таъсири тағироти микроструктурӣ ба хосиятҳои механикии композитҳои HEA бо истифода аз санҷишҳои микросахтии Vickers ва озмоишҳои фишурдасозӣ омӯхта шуд.Барои санҷидани сахтӣ, бори 500 Н барои 15 сония бо истифода аз ҳадди аққал 10 буриш барои як намуна истифода мешавад.Санҷишҳои фишурдани композитҳои HEA дар ҳарорати хонагӣ дар намунаҳои росткунҷа (7 мм × 3 мм × 3 мм) дар мошини универсалии озмоишии Shimadzu 50KN (UTM) бо суръати ибтидоии шиддати 0,001/с гузаронида шуданд.
Композитҳои энтропии баланд, ки минбаъд ҳамчун намунаҳои S-1 то S-6 номида мешаванд, бо илова кардани 3%, 6%, 9%, 12%, 15% ва 17% SiC (ҳама аз рӯи вазн%) ба матритсаи CoCrFeNi омода карда шуданд. .мутаносибан.Намунаи истинод, ки ба он ягон SiC илова нашудааст, минбаъд ҳамчун намунаи S-0 номида мешавад.Микрографҳои оптикии композитҳои таҳияшудаи HEA дар расм нишон дода шудаанд.1, ки дар он бо сабаби илова кардани иловаҳои гуногун, микроструктураи якфазавии CoCrFeNi HEA ба микроструктураи иборат аз фазаҳои зиёд бо морфология, ҳаҷм ва тақсимоти гуногун табдил ёфт.Миқдори SiC дар таркиб.Маблағи ҳар як марҳила аз таҳлили тасвир бо истифода аз нармафзори LAS Phase Expert муайян карда шуд.Дар дохили расми 1 (аз рости боло) майдони мисол барои ин таҳлил ва инчунин фраксияи минтақа барои ҳар як ҷузъи фаза нишон дода шудааст.
Микрографҳои оптикии композитҳои баланд-энтропии таҳияшуда: (a) C-1, (b) C-2, (c) C-3, (d) C-4, (e) C-5 ва (f) C- 6.Дар дохил намунаи натиҷаҳои таҳлили марҳилаи тасвир дар асоси контраст бо истифода аз нармафзори LAS Phase Expert нишон дода шудааст.
Чунон ки дар расм нишон дода шудааст.1а, микроструктураи эвтектикӣ дар байни ҳаҷмҳои матритсаи таркибии С-1 ташаккул ёфтааст, ки дар он миқдори матритса ва фазаҳои эвтектикӣ мутаносибан 87,9 ± 0,47% ва 12,1% ± 0,51% ҳисоб карда мешавад.Дар композитсия (С-2), ки дар расми 1б нишон дода шудааст, њангоми сахтшавї аломати реаксияи эвтектикї дида намешавад ва микроструктураи аз таркиби С-1 комилан фарќкунанда мушоњида мешавад.Микроструктураи композитсияи С-2 нисбатан хуб аст ва аз плитаҳои тунук (карбидҳо) иборат аст, ки дар марҳилаи матритса (fcc) яксон тақсим шудаанд.Фраксияҳои ҳаҷми матритса ва карбид мутаносибан 72 ± 1,69% ва 28 ± 1,69% ҳисоб карда мешаванд.Илова ба матритса ва карбид, дар таркиби С-3 як марҳилаи нав (силисид) пайдо шуд, ки дар расми 1c нишон дода шудааст, ки дар он фраксияҳои ҳаҷми чунин фазаҳои силицид, карбид ва матритса тақрибан 26,5% ± ҳисоб карда мешаванд. 0,41%, 25,9 ± 0,53 ва 47,6 ± 0,34.Дар микроструктураи композити С-4 боз як давраи нав (графит) низ мушохида карда шуд;дар маҷмӯъ чор марҳила муайян карда шуданд.Марҳилаи графит дорои шакли равшани глобулярӣ бо контрасти торик дар тасвирҳои оптикӣ аст ва танҳо ба миқдори кам мавҷуд аст (ҳиссаи тахминии ҳаҷми танҳо тақрибан 0,6 ± 0,30%).Дар композитҳои C-5 ва C-6, танҳо се фаза муайян карда шуданд ва марҳилаи графитҳои торикии муқобил дар ин композитҳо дар шакли пораҳо пайдо мешаванд.Дар муқоиса бо пораҳои графитӣ дар Composite S-5, пораҳои графитӣ дар Composite S-6 васеътар, кӯтоҳтар ва мунтазамтаранд.Афзоиши мувофиқи таркиби графит низ аз 14,9 ± 0,85% дар таркиби C-5 то тақрибан 17,4 ± 0,55% дар таркиби C-6 мушоҳида шуд.
Барои таҳқиқи минбаъдаи микроструктураи муфассал ва таркиби химиявии ҳар як марҳила дар таркиби HEA, намунаҳо бо истифода аз SEM тафтиш карда шуданд ва инчунин таҳлили нуқтаи EMF ва харитаи кимиёвӣ анҷом дода шуданд.Натиҷаҳо барои таркиби C-1 дар расм нишон дода шудаанд.2, ки дар он мавҷудияти омехтаҳои эвтектикӣ, ки минтақаҳои марҳилаи асосии матритсаро ҷудо мекунанд, равшан дида мешавад.Харитаи химиявии таркиби С-1 дар расми 2в нишон дода шудааст, ки дар он дида мешавад, ки Ко, Fe, Ni ва Si дар фазаи матритса яксон таксим шудаанд.Бо вуҷуди ин, миқдори ками Cr дар марҳилаи матритса нисбат ба дигар унсурҳои HEA асос ёфт шуд, ки Cr аз матритса паҳн шудааст.Таркиби марҳилаи эвтектикии сафед дар тасвири SEM аз хром ва карбон бой аст, ки он карбиди хром аст.Набудани зарраҳои дискретии SiC дар микроструктура, дар якҷоягӣ бо миқдори ками хром дар матритса ва мавҷудияти омехтаҳои эвтектикии дорои фазаҳои аз хром бой, аз таҷзияи пурраи SiC ҳангоми обшавӣ шаҳодат медиҳанд.Дар натиљаи таљзияи SiC, кремний дар фазаи матритса хал мешавад ва карбони озод бо хром ба њам таъсир карда, карбидњои хромро ташкил медињад.Чи тавре ки дида мешавад, бо усули ЭМФ танхо карбон сифатан муайян карда шуда, фазахосилшавй бо муайян кардани куллахои характерноки карбид дар схемахои дифраксияи рентгенй тасдик карда шуд.
(а) Тасвири SEM аз намунаи S-1, (б) тасвири васеъшуда, (в) харитаи элемент, (г) Натиҷаҳои EMF дар ҷойҳои нишондодашуда.
Таҳлили таркибии C-2 дар расм нишон дода шудааст.3. Монанди намуди зоҳирӣ дар микроскопияи оптикӣ, ташхиси SEM сохтори хуберо ошкор кард, ки ҳамагӣ аз ду фаза иборат буда, мавҷудияти фазаи тунуки ламеллярӣ дар тамоми сохтор баробар тақсим шудааст.марҳилаи матритсавӣ ва фазаи эвтектикӣ вуҷуд надорад.Тақсимоти элементҳо ва таҳлили нуқтаи EMF дар марҳилаи ламеллярӣ миқдори нисбатан баланди Cr (зард) ва C (сабз) -ро дар ин фаза муайян кард, ки боз ҳам аз таҷзияи SiC ҳангоми обшавӣ ва таъсири мутақобилаи карбонҳои озодшуда бо эффекти хром шаҳодат медиҳад. .Матритсаи VEA марҳилаи карбиди ламелиро ташкил медиҳад.Тақсимоти элементҳо ва таҳлили нуқтаҳои марҳилаи матритса нишон дод, ки қисми зиёди кобальт, оҳан, никел ва кремний дар марҳилаи матритсавӣ мавҷуд аст.
(а) Тасвири SEM аз намунаи S-2, (б) тасвири васеъшуда, (в) харитаи элементҳо, (г) натиҷаҳои EMF дар ҷойҳои нишондодашуда.
Тадқиқоти SEM-и композитҳои C-3 ба ғайр аз фазаҳои карбид ва матритса мавҷудияти фазаҳои навро ошкор карданд.Харитаи элементарй (расми 4в) ва тахлили нуктаи ЭМФ (расми 4г) нишон медиханд, ки мархилаи нав аз никел, кобальт ва кремний бой аст.
(а) Тасвири SEM аз намунаи S-3, (б) тасвири васеъшуда, (в) харитаи элементҳо, (г) натиҷаҳои EMF дар ҷойҳои нишондодашуда.
Натиҷаҳои таҳлили SEM ва EMF аз таркиби C-4 дар расм нишон дода шудаанд.5. Ба ѓайр аз се фазае, ки дар таркиби С-3 мушоњида шуд, мављудияти гирењњои графитї низ пайдо шуд.Ҳиссаи ҳаҷми фазаи аз кремний бой низ нисбат ба таркиби С-3 зиёдтар аст.
(а) Тасвири SEM-и намунаи S-4, (б) тасвири васеъшуда, (в) харитаи элемент, (г) натиҷаҳои EMF дар ҷойҳои нишондода.
Натичахои спектри SEM ва EMF-и композитхои S-5 ва S-6 мутаносибан дар расмхои 1 ва 2 нишон дода шудаанд. 6 ва 7.Ба гайр аз шумораи ками курахо, мавчудияти порахои графитй низ мушохида карда шуд.Ҳам шумораи пораҳои графит ва ҳам ҳиссаи ҳаҷми фазаи кремнийдор дар таркиби С-6 назар ба таркиби С-5 зиёдтар аст.
(а) Тасвири SEM аз намунаи C-5, (б) намуди васеъшуда, (в) харитаи элементарӣ, (г) натиҷаҳои EMF дар маконҳои зикршуда.
(а) Тасвири SEM аз намунаи S-6, (б) тасвири васеъшуда, (в) харитаи элементҳо, (г) натиҷаҳои EMF дар ҷойҳои нишондода.
Тавсифи сохтори кристаллии композитҳои HEA инчунин бо истифода аз андозагирии XRD анҷом дода шуд.Натича дар расми 8 нишон дода шудааст. Дар шакли дифраксияи асоси WEA (S-0) танхо куллахои ба фазаи fcc мувофик намоёнанд.Намунаҳои дифраксияи рентгении композитҳои C-1, C-2 ва C-3 мавҷудияти қуллаҳои иловагии мувофиқи карбиди хром (Cr7C3) ва шиддатнокии онҳо барои намунаҳои C-3 ва C-4 камтар буд, ки ин нишон медиҳад. ки инчунин бо маълумоти EMF барои ин намунаҳо.Қуллаҳои мувофиқи силицидҳои Co/Ni барои намунаҳои S-3 ва S-4 мушоҳида карда шуданд, ки боз бо натиҷаҳои харитасозии EDS дар расмҳои 2 ва 3 нишон дода шудаанд. Тавре ки дар расми 3 ва расми 4 нишон дода шудааст. Қуллаҳои 5 ва S-6 мушоҳида карда шуданд. ба графит мувофиқат мекунад.
Хусусиятҳои микроструктурӣ ва кристаллографии композитҳои таҳияшуда таҷзияи SiC-и иловашударо нишон доданд.Ин ба мавҷудияти хром дар матритсаи VEA вобаста аст.Хром ба карбон 54,55 наздикии хеле қавӣ дорад ва бо карбони озод реаксия карда, карбидҳоро ба вуҷуд меорад, зеро аз коҳиши мушоҳидашудаи таркиби хром дар матритса шаҳодат медиҳад.Си аз сабаби диссоциацияи SiC56 ба марҳилаи fcc мегузарад.Хамин тавр, зиёд шудани иловаи SiC ба ХЭА-и асосй боиси зиёд шудани микдори фазаи карбид ва микдори Si озод дар микроструктура гардид.Муайян карда шудааст, ки ин Si-и иловагӣ дар матритса дар консентратсияи паст (дар таркиби S-1 ва S-2) ҷойгир мешавад, дар ҳоле ки дар консентратсияи баландтар (композитҳои S-3 то S-6) боиси рехтани иловагии кобальт мегардад/.силисиди никел.Энталпияи стандартии ташаккули силицидҳои Co ва Ni, ки тавассути калориметрияи баландҳарорати мустақими синтез ба даст оварда шудааст, барои Co2Si, CoSi ва CoSi2 мутаносибан -37,9 ± 2,0, -49,3 ± 1,3, -34,9 ± 1,1 кҶ мол -1 аст, дар ҳоле ки инҳо арзишҳо мутаносибан - 50,6 ± 1,7 ва - 45,1 ± 1,4 кҶ мол-157 барои Ni2Si ва Ni5Si2 мебошанд.Ин арзишҳо нисбат ба гармии ташаккули SiC пасттаранд ва нишон медиҳанд, ки диссоциатсияи SiC, ки ба ташаккули силисидҳои Co/Ni оварда мерасонад, аз ҷиҳати энергетикӣ мусоид аст.Дар ҳам дар таркиби S-5 ва ҳам S-6, кремнийи озоди иловагӣ мавҷуд буд, ки берун аз ташаккули силицид ҷаббида мешуд.Муайян шудааст, ки ин кремнийи озод ба графитизатсия дар пӯлодҳои муқаррарӣ58 мусоидат мекунад.
Хусусиятҳои механикии композитҳои коркардшудаи сафолӣ дар асоси HEA тавассути озмоишҳои фишурдасозӣ ва озмоишҳои сахтӣ тафтиш карда мешаванд.Каҷҳои фишори шиддати композитҳои таҳияшуда дар расм нишон дода шудаанд.9а, ва дар расми 9б диаграммаи пароканда байни қувваи хоси ҳосил, қувваи ҳосил, сахтӣ ва дарозии композитҳои таҳияшударо нишон медиҳад.
(а) Каҷҳои штаммҳои фишурдашуда ва (б) хати пароканда, ки фишори хоси ҳосилнокӣ, қувваи ҳосилнокӣ, сахтӣ ва дарозшавиро нишон медиҳанд.Дар хотир доред, ки танҳо намунаҳои S-0 то S-4 нишон дода шудаанд, зеро намунаҳои S-5 ва S-6 дорои нуқсонҳои назарраси рехтагарӣ мебошанд.
Чунон ки дар расм дида мешавад.9, қувваи ҳосилхезӣ аз 136 МПа барои пойгоҳи VES (C-0) то 2522 МПа барои таркиби C-4 афзоиш ёфт.Дар муқоиса бо WPP-и асосӣ, таркиби S-2 дарозии хеле хубро то шикастани тақрибан 37% нишон дод ва инчунин арзишҳои баланди ҳосилнокӣ (1200 МПа) нишон дод.Омезиши аълои қувват ва чандирии ин композитсия ба беҳбуди микроструктураи умумӣ, аз ҷумла тақсимоти яксони ламеллаҳои карбид дар тамоми микроструктура вобаста аст, ки интизор меравад ҳаракати дислокатсияро бозмедорад.Қобилияти ҳосилнокии композитҳои C-3 ва C-4 мутаносибан 1925 МПа ва 2522 МПа мебошад.Ин қувватҳои ҳосили баландро метавон бо фраксияи баланди фазаҳои сементшудаи карбид ва силисид шарҳ дод.Бо вуҷуди ин, мавҷудияти ин марҳилаҳо низ боиси дарозшавии танаффуси ҳамагӣ 7% гардид.Каҷҳои фишори шиддати таркибҳои асосии CoCrFeNi HEA (S-0) ва S-1 конвекс мебошанд, ки фаъолшавии эффекти ҷуфтшавӣ ё TRIP59,60-ро нишон медиҳанд.Дар муқоиса бо намунаи S-1, каҷи фишори шиддати намунаи S-2 дар штамм тақрибан 10,20% шакли конкав дорад, ки ин маънои онро дорад, ки лағзиши муқаррарии дислокатсия ҳолати асосии деформатсияи намуна дар ин ҳолати деформатсияшуда мебошад60,61 .Бо вуҷуди ин, суръати сахтшавӣ дар ин намуна дар доираи васеи штамм баланд боқӣ мемонад ва дар штаммҳои баландтар низ гузариш ба конвекситӣ ба назар мерасад (гарчанде ки онро истисно кардан мумкин нест, ки ин аз нокомии бори фишурдашудаи молиданӣ аст).).Композитҳои C-3 ва C-4 аз сабаби мавҷудияти фраксияҳои ҳаҷми бештари карбидҳо ва силицидҳо дар микроструктура танҳо пластикии маҳдуд доранд.Санҷишҳои фишурдани намунаҳои композитҳои С-5 ва С-6 аз сабаби камбудиҳои назарраси рехтагарӣ дар ин намунаҳои композитҳо гузаронида нашуданд (ниг. расми 10).
Стереомикрографҳои нуқсонҳои рехтагарӣ (бо тирҳои сурх нишон дода шудаанд) дар намунаҳои композитҳои С-5 ва С-6.
Натиҷаҳои ченкунии сахтии композитҳои VEA дар расм нишон дода шудаанд.9б.Асоси WEA сахтии 130±5 HV дорад ва намунаҳои S-1, S-2, S-3 ва S-4 дорои қиматҳои сахтии 250±10 HV, 275±10 HV, 570±20 HV ва 755±20 Вт.Афзоиши сахтӣ бо тағирёбии қувваи ҳосили аз санҷишҳои фишурдашуда мувофиқи хуб буд ва бо афзоиши миқдори моддаҳои сахт дар таркиб алоқаманд буд.Қувваи ҳосили мушаххаси ҳисобшуда дар асоси таркиби мақсадноки ҳар як намуна инчунин дар расм нишон дода шудааст.9б.Дар маҷмӯъ, беҳтарин омезиши қувваи ҳосилхезӣ (1200 МПа), сахтӣ (275 ± 10 HV) ва дарозшавии нисбӣ ба шикаст (~ 37%) барои таркиби C-2 мушоҳида мешавад.
Муқоисаи қувваи ҳосилхезӣ ва дарозии нисбии композитсияи коркардшуда бо маводи синфҳои гуногун дар расми 11а нишон дода шудааст.Композитҳо дар асоси CoCrFeNi дар ин тадқиқот дарозии баландро дар ҳама гуна сатҳи стресс нишон доданд62.Инчунин дидан мумкин аст, ки хосиятҳои композитҳои HEA, ки дар ин таҳқиқот таҳия шудаанд, дар минтақаи қаблан ишғолнашудаи қитъаи қувваи ҳосилнокӣ ва дарозӣ ҷойгиранд.Илова бар ин, композитҳои таҳияшуда дорои маҷмӯи васеи қувват (277 МПа, 1200 МПа, 1925 МПа ва 2522 МПа) ва дарозшавӣ (>60%, 37%, 7,3% ва 6,19%) мебошанд.Қувваи ҳосилнокӣ инчунин омили муҳим дар интихоби мавод барои барномаҳои пешрафтаи муҳандисӣ мебошад63,64.Дар робита ба ин, композитҳои HEA-и ихтироъ маҷмӯи аълои қувваи ҳосилнокӣ ва дарозшавиро нишон медиҳанд.Сабаб дар он аст, ки илова кардани SiC зичии паст ба композитҳо бо қувваи хоси ҳосили баланд оварда мерасонад.Қувваи хоси ҳосилнокӣ ва дарозшавии таркибии HEA дар ҳамон диапазон бо HEA FCC ва HEA ба оташ тобовар аст, ки дар расми 11b нишон дода шудааст.Сахтӣ ва қобилияти ҳосилнокии композитҳои коркардшуда дар ҳамон диапазон барои айнакҳои азими металлӣ мебошанд65 (расми 11c).Айнакҳои азими металлӣ (BMS) бо сахтии баланд ва қобилияти ҳосилхезӣ хосанд, аммо дарозии онҳо маҳдуд аст66,67.Бо вуҷуди ин, сахтӣ ва қобилияти ҳосилнокии баъзе композитҳои HEA, ки дар ин таҳқиқот таҳия шудаанд, дарозии назаррасро нишон доданд.Ҳамин тариқ, ба хулосае омад, ки композитҳои аз ҷониби VEA таҳияшуда дорои маҷмӯи беназир ва ҷустуҷӯшудаи хосиятҳои механикӣ барои барномаҳои гуногуни сохторӣ мебошанд.Ин комбинатсияи беназири хосиятҳои механикиро метавон бо паҳншавии якхелаи карбидҳои сахт дар матритсаи FCC HEA, ки дар ин ҷо ташкил карда шудаанд, шарҳ дод.Бо вуҷуди ин, ҳамчун як қисми ҳадафи ноил шудан ба омезиши беҳтари қувват, тағироти микроструктурае, ки дар натиҷаи илова кардани фазаҳои сафолӣ ба вуҷуд меоянд, бояд бодиққат омӯхта шаванд ва назорат карда шаванд, то камбудиҳои рехтагарӣ, ба монанди онҳое, ки дар композитҳои S-5 ва S-6 мавҷуданд, ва тобоварӣ.ҷинс.
Натиљањои тањќиќот бо масолењи гуногуни сохторї ва ХЭА муќоиса карда шуданд: (а) дарозшавї дар баробари ќувваи њосил62, (б) фишори хоси њосил дар баробари чандирї63 ва (в) ќувваи њосил дар баробари сахтї65.
Микроструктура ва хосиятҳои механикии як қатор композитҳои HEA-сафолӣ дар асоси системаи HEA CoCrFeNi бо иловаи SiC омӯхта шуда, хулосаҳои зерин бароварда шудаанд:
Композитҳои хӯлаи энтропии баландро тавассути илова кардани SiC ба CoCrFeNi HEA бо истифода аз усули обшавии камон бомуваффақият таҳия кардан мумкин аст.
SiC ҳангоми обшавии камон таҷзия мешавад, ки ба пайдоиши фазаҳои карбид, силицид ва графит дар ҷои худ оварда мерасонад, ки мавҷудият ва фраксияи ҳаҷмии онҳо аз миқдори SiC ба HEA асос вобаста аст.
Композитҳои HEA бисёр хосиятҳои хуби механикиро нишон медиҳанд, ки дорои хосиятҳое мебошанд, ки ба минтақаҳои қаблан ишғолнашуда дар қувваи ҳосилнокӣ ва қитъаи дарозкунӣ дохил мешаванд.Қувваи ҳосилнокии таркибии HEA, ки бо истифодаи 6 ват% SiC сохта шудааст, беш аз ҳашт маротиба нисбат ба HEA-и асосӣ буд ва дар ҳоле ки 37% тағйирпазириро нигоҳ дошт.
Сахтӣ ва қавии ҳосили композитҳои HEA дар доираи шишаҳои металлии оммавӣ (BMG) мебошанд.
Бозёфтҳо нишон медиҳанд, ки композитҳои хӯлаи баланд-энтропӣ як равиши умедбахш барои ноил шудан ба маҷмӯи аълои хосиятҳои металлӣ-механикӣ барои барномаҳои пешрафтаи сохторӣ мебошанд.
Вақти фиристодан: июл-12-2023