CoCrFeNi ni aloi ya juu ya entropy (HEA) ya ujazo (fcc) iliyosomwa vizuri yenye udugu bora lakini nguvu ndogo.Lengo la utafiti huu ni kuboresha uwiano wa nguvu na ductility ya HEA hizo kwa kuongeza kiasi tofauti cha SiC kwa kutumia mbinu ya kuyeyuka kwa arc.Imeanzishwa kuwa uwepo wa chromium katika HEA ya msingi husababisha kuoza kwa SiC wakati wa kuyeyuka.Kwa hivyo, mwingiliano wa kaboni ya bure na chromium husababisha uundaji wa in situ wa carbides ya chromium, wakati silicon ya bure inabakia katika ufumbuzi katika HEA ya msingi na / au kuingiliana na vipengele vinavyounda HEA msingi ili kuunda silicides.Maudhui ya SiC yanapoongezeka, awamu ya muundo mdogo hubadilika katika mlolongo ufuatao: fcc → fcc + eutectic → fcc + chromium carbudi flakes → fcc + chromium carbudi flakes + silicide → fcc + chromium carbide flakes + silicide + graphite mipira / grafiti flakes.Michanganyiko inayotokana huonyesha aina mbalimbali za sifa za kiufundi (nguvu ya mavuno kuanzia 277 MPa kwa urefu wa zaidi ya 60% hadi 2522 MPa kwa urefu wa 6%) ikilinganishwa na aloi za kawaida na aloi za juu za entropy.Baadhi ya composites za juu za entropy zilizotengenezwa zinaonyesha mchanganyiko bora wa sifa za mitambo (kutoa nguvu 1200 MPa, elongation 37%) na kuchukua maeneo ambayo hapo awali hayakuweza kufikiwa kwenye mchoro wa kuongeza mkazo wa mavuno.Mbali na urefu wa ajabu, ugumu na nguvu ya mavuno ya viunzi vya HEA viko katika safu sawa na miwani ya metali kwa wingi.Kwa hiyo, inaaminika kuwa maendeleo ya composites ya juu ya entropy inaweza kusaidia kufikia mchanganyiko bora wa mali ya mitambo kwa ajili ya maombi ya juu ya miundo.
Ukuzaji wa aloi za juu za entropy ni dhana mpya ya kuahidi katika madini1,2.Aloi za juu za entropy (HEA) zimeonyesha katika idadi ya matukio mchanganyiko bora wa mali ya kimwili na ya mitambo, ikiwa ni pamoja na utulivu wa juu wa mafuta3,4 elongation ya superplastic5,6 upinzani wa uchovu7,8 upinzani wa kutu9,10,11, upinzani bora wa kuvaa12,13,14 ,15 na mali ya tribological15 ,16,17 hata kwa joto la juu18,19,20,21,22 na mali ya mitambo kwa joto la chini23,24,25.Mchanganyiko bora wa sifa za kiufundi katika HEA kawaida huhusishwa na athari kuu nne, ambazo ni entropy26 ya usanidi wa hali ya juu, upotoshaji wa kimiani wenye nguvu27, usambazaji wa polepole28 na athari ya cocktail29.HEA kwa kawaida huainishwa kama aina za FCC, BCC na HCP.FCC HEA kwa kawaida huwa na vipengele vya mpito kama vile Co, Cr, Fe, Ni na Mn na huonyesha udugu bora (hata kwa joto la chini25) lakini nguvu ya chini.BCC HEA kwa kawaida huundwa na vipengee vya msongamano wa juu kama vile W, Mo, Nb, Ta, Ti na V na ina nguvu za juu sana lakini ductility ya chini na nguvu mahususi ya chini30.
Marekebisho ya muundo wa microstructural ya HEA kulingana na machining, usindikaji wa thermomechanical na kuongeza ya vipengele imechunguzwa ili kupata mchanganyiko bora wa mali ya mitambo.CoCrFeMnNi FCC HEA inakabiliwa na deformation kali ya plastiki kwa msokoto wa shinikizo la juu, ambayo husababisha ongezeko kubwa la ugumu (520 HV) na nguvu (MPa ya 1950), lakini maendeleo ya muundo mdogo wa nanocrystalline (~ 50 nm) hufanya alloy brittle31 .Imegundulika kuwa ujumuishaji wa uunganisho wa pande mbili (TWIP) na ubadilikaji uliosababisha kinamu (TRIP) katika CoCrFeMnNi HEAs huleta ugumu wa kazi unaosababisha udugu wa hali ya juu, ingawa kwa gharama ya maadili halisi ya nguvu ya mkazo.Chini (1124 MPa) 32. Uundaji wa muundo mdogo wa tabaka (unaojumuisha safu nyembamba iliyoharibika na msingi usiobadilika) katika CoCrFeMnNi HEA kwa kutumia peening ya risasi ilisababisha kuongezeka kwa nguvu, lakini uboreshaji huu ulikuwa mdogo kwa takriban 700 MPa33.Katika kutafuta nyenzo na mchanganyiko bora wa nguvu na ductility, maendeleo ya HEAs multiphase na HEAs eutectic kutumia nyongeza ya mambo yasiyo ya isoatomic pia imechunguzwa34,35,36,37,38,39,40,41.Hakika, imeonekana kuwa usambazaji mzuri wa awamu ngumu na laini katika aloi za eutectic high-entropy inaweza kusababisha mchanganyiko bora zaidi wa nguvu na ductility35,38,42,43.
Mfumo wa CoCrFeNi ni aloi iliyosomwa sana ya awamu moja ya FCC ya juu ya entropy.Mfumo huu unaonyesha sifa za ugumu wa kazi ya haraka44 na ductility bora45,46 kwa joto la chini na la juu.Majaribio mbalimbali yamefanywa ili kuboresha uthabiti wake wa chini kiasi (~300 MPa)47,48 ikijumuisha uboreshaji wa nafaka25, miundo midogo midogo tofauti tofauti49, mvua50,51,52 na kinamu kinachotokana na mabadiliko (TRIP)53.Uboreshaji wa nafaka wa ujazo wa HEA CoCrFeNi ulio katikati ya uso kwa kuchora baridi chini ya hali mbaya huongeza nguvu kutoka takriban MPa47.48 hadi 1.2 GPa25, lakini hupunguza upotevu wa ductility kutoka zaidi ya 60% hadi 12.6%.Kuongezwa kwa Al kwa HEA ya CoCrFeNi kulisababisha kuundwa kwa muundo mdogo tofauti, ambao uliongeza nguvu yake ya mavuno hadi MPa 786 na urefu wake wa jamaa hadi takriban 22%49.CoCrFeNi HEA iliongezwa kwa Ti na Al ili kuunda mvua, na hivyo kutengeneza uimarishaji wa mvua, kuongeza nguvu yake ya mavuno hadi MPa 645 na kurefusha hadi 39%51.Utaratibu wa TRIP (uso ulio katikati ya ujazo → mabadiliko ya hexahedral martensitic) na kuunganisha viliongeza nguvu ya mkazo ya CoCrFeNi HEA hadi MPa 841 na kurefusha wakati wa mapumziko hadi 76%53.
Majaribio pia yamefanywa ili kuongeza uimarishaji wa kauri kwenye tumbo la ujazo lililo katikati ya uso wa HEA ili kuunda composites za juu za entropy ambazo zinaweza kuonyesha mchanganyiko bora wa nguvu na ductility.Mchanganyiko wenye entropy ya juu umechakatwa na utupu wa arc melting44, alloying ya mitambo45,46,47,48,52,53, spark plasma sintering46,51,52, vacuum hot pressing45, moto wa isostatic pressing47,48 na maendeleo ya michakato ya kuongeza,43. 50.Kabidi , oksidi na nitridi kama vile WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 na Y2O351 zimetumika kama uimarishaji wa kauri katika uundaji wa composites za HEA.Kuchagua matrix ya HEA sahihi na kauri ni muhimu hasa wakati wa kubuni na kuendeleza mchanganyiko wenye nguvu na wa kudumu wa HEA.Katika kazi hii, CoCrFeNi ilichaguliwa kama nyenzo ya matrix.Kiasi mbalimbali cha SiC kiliongezwa kwa CoCrFeNi HEA na athari zao kwenye muundo mdogo, utungaji wa awamu, na mali ya mitambo ilisomwa.
Metali zenye usafi wa hali ya juu Co, Cr, Fe, na Ni (99.95 wt %) na poda ya SiC (usafi 99%, ukubwa -400 mesh) katika mfumo wa chembe za msingi zilitumika kama malighafi kwa kuunda composites za HEA.Utungaji wa isoatomic wa CoCrFeNi HEA uliwekwa kwanza kwenye mold ya shaba ya maji ya hemispherical, na kisha chumba kilihamishwa hadi 3 · 10-5 mbar.Gesi ya argon yenye usafi wa juu huletwa ili kufikia utupu unaohitajika kwa kuyeyuka kwa arc na elektroni za tungsten zisizoweza kutumika.Ingots kusababisha ni inverted na remelted mara tano ili kuhakikisha homogeneity nzuri.Mchanganyiko wa juu wa entropy wa nyimbo mbalimbali zilitayarishwa kwa kuongeza kiasi fulani cha SiC kwenye vifungo vilivyotokana vya equiatomic CoCrFeNi, ambavyo vilibadilishwa tena na inversion mara tano na kurekebisha katika kila kesi.Kitufe kilichoundwa kutoka kwa mchanganyiko unaosababishwa kilikatwa kwa kutumia EDM kwa majaribio zaidi na sifa.Sampuli za masomo ya muundo mdogo zilitayarishwa kulingana na njia za kawaida za metallografia.Kwanza, sampuli zilichunguzwa kwa kutumia darubini nyepesi (Leica Microscope DM6M) na programu ya Leica Image Analysis (Mtaalamu wa Awamu ya LAS) kwa uchanganuzi wa awamu ya kiasi.Picha tatu zilizopigwa katika maeneo tofauti yenye jumla ya eneo la takriban 27,000 µm2 zilichaguliwa kwa uchanganuzi wa awamu.Tafiti zaidi za kina za miundo midogo, ikijumuisha uchanganuzi wa muundo wa kemikali na uchanganuzi wa usambazaji wa vipengele, ulifanyika kwa hadubini ya elektroni ya kuchanganua (JEOL JSM-6490LA) iliyo na mfumo wa uchanganuzi wa mtawanyiko wa nishati (EDS).Tabia ya muundo wa kioo wa mchanganyiko wa HEA ulifanyika kwa kutumia mfumo wa diffraction ya X-ray (Bruker D2 awamu shifter) kwa kutumia chanzo cha CuKα na ukubwa wa hatua ya 0.04 °.Athari za mabadiliko ya miundo midogo kwenye sifa za mitambo za composites za HEA zilichunguzwa kwa kutumia vipimo vya ugumu wa microhardness wa Vickers na vipimo vya mgandamizo.Kwa mtihani wa ugumu, mzigo wa 500 N hutumiwa kwa s 15 kwa kutumia angalau indentations 10 kwa kila sampuli.Vipimo vya mgandamizo wa composites za HEA kwenye joto la kawaida vilifanywa kwa vielelezo vya mstatili (7 mm × 3 mm × 3 mm) kwenye mashine ya kupima kwa jumla ya Shimadzu 50KN (UTM) kwa kiwango cha awali cha 0.001/s.
Mchanganyiko wa juu wa entropy, ambayo baadaye inajulikana kama sampuli S-1 hadi S-6, ilitayarishwa kwa kuongeza 3%, 6%, 9%, 12%, 15%, na 17% SiC (yote kwa uzito%) kwenye tumbo la CoCrFeNi. .kwa mtiririko huo.Sampuli ya marejeleo ambayo hakuna SiC iliyoongezwa itarejelewa hapa kama sampuli ya S-0.Micrographs za macho za composites za HEA zilizotengenezwa zinaonyeshwa kwenye Mtini.1, ambapo, kutokana na kuongezwa kwa viongeza mbalimbali, muundo wa awamu moja wa CoCrFeNi HEA ulibadilishwa kuwa muundo mdogo unaojumuisha awamu nyingi na morphology tofauti, ukubwa, na usambazaji.Kiasi cha SiC katika muundo.Kiasi cha kila awamu kilibainishwa kutokana na uchanganuzi wa picha kwa kutumia programu ya Mtaalamu wa Awamu ya LAS.Kiambatisho cha Mchoro 1 (juu kulia) kinaonyesha eneo la mfano kwa uchanganuzi huu, pamoja na sehemu ya eneo kwa kila sehemu ya awamu.
Maikrografu za macho za composites za juu za entropy: (a) C-1, (b) C-2, (c) C-3, (d) C-4, (e) C-5 na (f) C- 6.Kipengele cha kuingiza kinaonyesha mfano wa matokeo ya uchanganuzi wa awamu ya picha kulingana na utofauti kwa kutumia programu ya Mtaalamu wa Awamu ya LAS.
Kama inavyoonyeshwa kwenye mtini.1a, muundo mdogo wa eutectic ulioundwa kati ya ujazo wa matrix ya mchanganyiko wa C-1, ambapo kiasi cha awamu ya tumbo na eutectic inakadiriwa kuwa 87.9 ± 0.47% na 12.1% ± 0.51%, mtawalia.Katika mchanganyiko (C-2) iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 1b, hakuna dalili za mmenyuko wa eutectic wakati wa kuimarisha, na muundo wa microstructure tofauti kabisa na ule wa mchanganyiko wa C-1 huzingatiwa.Muundo mdogo wa mchanganyiko wa C-2 ni mzuri kiasi na una sahani nyembamba (carbides) zilizosambazwa sawasawa katika awamu ya matrix (fcc).Sehemu za kiasi cha tumbo na carbudi inakadiriwa kuwa 72 ± 1.69% na 28 ± 1.69%, kwa mtiririko huo.Mbali na tumbo na carbudi, awamu mpya (silicide) ilipatikana katika mchanganyiko wa C-3, kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 0.41%, 25.9 ± 0.53, na 47.6 ± 0.34, mtawalia.Awamu nyingine mpya (graphite) pia ilizingatiwa katika muundo mdogo wa mchanganyiko wa C-4;jumla ya awamu nne zilitambuliwa.Awamu ya grafiti ina umbo la globular tofauti na utofauti wa giza katika picha za macho na inapatikana kwa kiasi kidogo tu (sehemu ya kiasi kilichokadiriwa ni takriban 0.6 ± 0.30%).Katika composites C-5 na C-6, awamu tatu tu zilitambuliwa, na awamu ya giza ya grafiti tofauti katika mchanganyiko huu inaonekana kwa namna ya flakes.Ikilinganishwa na flakes za grafiti katika Composite S-5, flakes za grafiti katika Composite S-6 ni pana, fupi, na za kawaida zaidi.Ongezeko sambamba la maudhui ya grafiti pia lilizingatiwa kutoka 14.9 ± 0.85% katika mchanganyiko wa C-5 hadi karibu 17.4 ± 0.55% katika mchanganyiko wa C-6.
Ili kuchunguza zaidi muundo wa kina na muundo wa kemikali wa kila awamu katika mchanganyiko wa HEA, sampuli zilichunguzwa kwa kutumia SEM, na uchambuzi wa pointi za EMF na uchoraji wa ramani ya kemikali pia ulifanyika.Matokeo ya mchanganyiko wa C-1 yanaonyeshwa kwenye Mtini.2, ambapo uwepo wa mchanganyiko wa eutectic unaotenganisha mikoa ya awamu kuu ya tumbo inaonekana wazi.Ramani ya kemikali ya Composite C-1 imeonyeshwa kwenye Mchoro 2c, ambapo inaweza kuonekana kuwa Co, Fe, Ni, na Si zimesambazwa kwa usawa katika awamu ya matrix.Hata hivyo, kiasi kidogo cha Cr kilipatikana katika awamu ya matrix ikilinganishwa na vipengele vingine vya HEA ya msingi, na kupendekeza kuwa Cr ilitoka nje ya tumbo.Muundo wa awamu nyeupe ya eutectic katika picha ya SEM ni matajiri katika chromium na kaboni, ikionyesha kuwa ni chromium carbudi.Kutokuwepo kwa chembe za SiC zisizo na maana kwenye muundo mdogo, pamoja na maudhui ya chini ya chromium kwenye tumbo na uwepo wa mchanganyiko wa eutectic yenye awamu ya chromium-tajiri, inaonyesha mtengano kamili wa SiC wakati wa kuyeyuka.Kama matokeo ya mtengano wa SiC, silicon huyeyuka katika awamu ya tumbo, na kaboni ya bure huingiliana na chromium kuunda carbides ya chromium.Kama inavyoweza kuonekana, kaboni pekee ndiyo iliyoamuliwa kimaelezo na njia ya EMF, na uundaji wa awamu ulithibitishwa na utambulisho wa kilele cha tabia ya carbudi katika mifumo ya diffraction ya X-ray.
(a) Picha ya SEM ya sampuli ya S-1, (b) picha iliyopanuliwa, (c) ramani ya vipengele, (d) matokeo ya EMF katika maeneo yaliyoonyeshwa.
Uchambuzi wa mchanganyiko wa C-2 umeonyeshwa kwenye Mtini.3. Sawa na kuonekana kwa hadubini ya macho, uchunguzi wa SEM ulifunua muundo mzuri unaojumuisha awamu mbili tu, na uwepo wa awamu nyembamba ya lamellar iliyosambazwa sawasawa katika muundo.awamu ya tumbo, na hakuna awamu ya eutectic.Usambazaji wa kipengele na uchambuzi wa pointi za EMF za awamu ya lamela ulifunua maudhui ya juu kiasi ya Cr (njano) na C (kijani) katika awamu hii, ambayo inaonyesha tena mtengano wa SiC wakati wa kuyeyuka na mwingiliano wa kaboni iliyotolewa na athari ya chromium. .Matrix ya VEA huunda awamu ya carbudi ya lamellar.Usambazaji wa vipengele na uchambuzi wa pointi wa awamu ya matrix ulionyesha kuwa zaidi ya cobalt, chuma, nikeli na silicon zipo katika awamu ya tumbo.
(a) Picha ya SEM ya sampuli ya S-2, (b) picha iliyopanuliwa, (c) ramani ya vipengele, (d) Matokeo ya EMF katika maeneo yaliyoonyeshwa.
Uchunguzi wa SEM wa composites za C-3 ulifichua uwepo wa awamu mpya pamoja na awamu za carbudi na tumbo.Ramani ya msingi (Mchoro 4c) na uchanganuzi wa uhakika wa EMF (Mchoro 4d) unaonyesha kuwa awamu mpya ina nikeli nyingi, kobalti na silicon.
(a) Picha ya SEM ya sampuli ya S-3, (b) picha iliyopanuliwa, (c) ramani ya vipengele, (d) matokeo ya EMF katika maeneo yaliyoonyeshwa.
Matokeo ya uchambuzi wa SEM na EMF ya mchanganyiko wa C-4 yanaonyeshwa kwenye Mtini.5. Mbali na awamu tatu zilizozingatiwa katika C-3 ya composite, kuwepo kwa nodules za grafiti pia zilipatikana.Sehemu ya kiasi cha awamu ya tajiri ya silicon pia ni ya juu zaidi kuliko ile ya mchanganyiko wa C-3.
(a) Picha ya SEM ya sampuli ya S-4, (b) picha iliyopanuliwa, (c) ramani ya vipengele, (d) Matokeo ya EMF katika maeneo yaliyoonyeshwa.
Matokeo ya spectra ya SEM na EMF ya composites S-5 na S-6 yanaonyeshwa kwenye Mchoro 1 na 2. 6 na 7, kwa mtiririko huo.Mbali na idadi ndogo ya nyanja, uwepo wa flakes ya grafiti pia ulionekana.Idadi ya flakes za grafiti na sehemu ya kiasi ya awamu iliyo na silicon katika mchanganyiko wa C-6 ni kubwa kuliko katika mchanganyiko wa C-5.
(a) Picha ya SEM ya sampuli ya C-5, (b) mwonekano uliopanuliwa, (c) ramani ya vipengele, (d) matokeo ya EMF katika maeneo yaliyoonyeshwa.
(a) Picha ya SEM ya sampuli ya S-6, (b) picha iliyopanuliwa, (c) ramani ya vipengele, (d) matokeo ya EMF katika maeneo yaliyoonyeshwa.
Tabia ya muundo wa kioo wa composites ya HEA pia ilifanywa kwa kutumia vipimo vya XRD.Matokeo yanaonyeshwa kwenye Mchoro 8. Katika muundo wa diffraction wa msingi WEA (S-0), ni vilele tu vinavyohusiana na awamu ya fcc vinavyoonekana.Miundo ya mtengano wa X-ray ya composites C-1, C-2, na C-3 ilifichua kuwepo kwa vilele vya ziada vinavyolingana na chromium carbudi (Cr7C3), na nguvu yao ilikuwa ya chini kwa sampuli C-3 na C-4, ambayo ilionyesha. hiyo pia na data ya EMF ya sampuli hizi.Vilele vinavyolingana na silicides za Co/Ni vilizingatiwa kwa sampuli za S-3 na S-4, tena kulingana na matokeo ya ramani ya EDS yaliyoonyeshwa kwenye Mchoro 2 na 3. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3 na Mchoro 4. Vilele vya 5 na S-6 vilizingatiwa. sambamba na grafiti.
Tabia zote mbili za muundo mdogo na fuwele za composites zilizotengenezwa zilionyesha mtengano wa SiC iliyoongezwa.Hii ni kutokana na kuwepo kwa chromium kwenye tumbo la VEA.Chromium ina mshikamano mkubwa sana wa kaboni 54.55 na humenyuka pamoja na kaboni isiyolipishwa kuunda carbidi, kama inavyoonyeshwa na kupungua kwa maudhui ya kromiamu kwenye tumbo.Si hupita katika awamu ya fcc kwa sababu ya kutengana kwa SiC56.Kwa hiyo, ongezeko la kuongeza kwa SiC kwa HEA ya msingi ilisababisha ongezeko la kiasi cha awamu ya carbudi na kiasi cha Si bure katika microstructure.Imegundulika kuwa Si hii ya ziada imewekwa kwenye tumbo kwa viwango vya chini (katika composites S-1 na S-2), wakati katika viwango vya juu (composites S-3 hadi S-6) husababisha utuaji wa ziada wa cobalt/.silicide ya nikeli.Enthalpy ya kawaida ya uundaji wa silicides za Co na Ni, zilizopatikana kwa awali ya moja kwa moja ya calorimetry ya juu-joto, ni -37.9 ± 2.0, -49.3 ± 1.3, -34.9 ± 1.1 kJ mol -1 kwa Co2Si, CoSi na CoSi2, kwa mtiririko huo, wakati hizi. maadili ni - 50.6 ± 1.7 na - 45.1 ± 1.4 kJ mol-157 kwa Ni2Si na Ni5Si2, mtawalia.Maadili haya ni ya chini kuliko joto la uundaji wa SiC, ikionyesha kuwa kutengana kwa SiC na kusababisha uundaji wa silicides za Co/Ni ni nzuri sana.Katika mchanganyiko wa S-5 na S-6, silicon ya ziada ya bure ilikuwepo, ambayo ilifyonzwa zaidi ya uundaji wa silicide.Silicon hii isiyolipishwa imepatikana kuchangia katika uchoraji unaozingatiwa katika vyuma vya kawaida58.
Sifa za mitambo za viunzi vilivyoimarishwa kauri vilivyotengenezwa kwa msingi wa HEA huchunguzwa na vipimo vya ukandamizaji na vipimo vya ugumu.Vipindi vya shida ya mkazo wa viunga vilivyotengenezwa vinaonyeshwa kwenye Mtini.9a, na katika Mchoro 9b inaonyesha mgawanyiko kati ya nguvu maalum ya mavuno, nguvu ya mavuno, ugumu, na urefu wa composites zilizoendelea.
(a) Mikondo ya kufinyiza na (b) tambarare inayoonyesha mkazo maalum wa mavuno, nguvu ya mavuno, ugumu na urefu.Kumbuka kuwa vielelezo vya S-0 hadi S-4 pekee ndivyo vinavyoonyeshwa, kwani vielelezo S-5 na S-6 vina kasoro kubwa za utumaji.
Kama inavyoonekana kwenye mtini.9, nguvu ya mavuno iliongezeka kutoka 136 MPa kwa msingi wa VES (C-0) hadi 2522 MPa kwa mchanganyiko wa C-4.Ikilinganishwa na WPP ya kimsingi, muundo wa S-2 ulionyesha urefu mzuri wa kutofaulu kwa karibu 37%, na pia ilionyesha viwango vya juu vya nguvu vya mavuno (1200 MPa).Mchanganyiko bora wa nguvu na ductility ya Composite hii ni kutokana na uboreshaji katika microstructure jumla, ikiwa ni pamoja na usambazaji sare ya carbudi lamellae faini katika microstructure, ambayo inatarajiwa kuzuia harakati dislocation.Nguvu za mavuno za C-3 na C-4 composites ni 1925 MPa na 2522 MPa, kwa mtiririko huo.Nguvu hizi za mavuno ya juu zinaweza kuelezewa na sehemu ya kiasi cha juu cha awamu za carbudi na silicide.Walakini, uwepo wa awamu hizi pia ulisababisha kurefushwa kwa mapumziko ya 7% tu.Mikondo ya mkazo ya viambajengo vya msingi vya CoCrFeNi HEA (S-0) na S-1 ni laini, ikionyesha kuwezesha athari ya kuunganisha au TRIP59,60.Ikilinganishwa na sampuli ya S-1, mkunjo wa mkazo wa sampuli ya S-2 una umbo la msukosuko kwa mvutano wa takriban 10.20%, ambayo ina maana kwamba mtelezo wa kawaida wa kutenganisha ni njia kuu ya urekebishaji ya sampuli katika hali hii iliyoharibika60,61. .Hata hivyo, kiwango cha ugumu katika sampuli hii hubakia juu juu ya aina kubwa ya matatizo, na katika matatizo ya juu mpito hadi msongamano pia huonekana (ingawa haiwezi kuamuliwa kuwa hii ni kutokana na kushindwa kwa mizigo ya kukandamiza iliyotiwa mafuta).)Michanganyiko C-3 na C-4 ina unyumunyifu mdogo tu kutokana na kuwepo kwa sehemu za kiasi cha juu cha carbides na silicides katika muundo mdogo.Vipimo vya ukandamizaji wa sampuli za composites C-5 na C-6 hazikufanyika kutokana na kasoro kubwa za utupaji kwenye sampuli hizi za composites (tazama Mchoro 10).
Stereomicrographs za kasoro za utupaji (zinazoonyeshwa kwa mishale nyekundu) katika sampuli za composites C-5 na C-6.
Matokeo ya kupima ugumu wa composites ya VEA yanaonyeshwa kwenye Mtini.9b.WEA ya msingi ina ugumu wa 130 ± 5 HV, na sampuli S-1, S-2, S-3 na S-4 zina maadili ya ugumu wa 250±10 HV, 275±10 HV, 570±20 HV na 755±20 HV.Ongezeko la ugumu lilikuwa katika makubaliano mazuri na mabadiliko ya nguvu ya mavuno yaliyopatikana kutokana na vipimo vya compression na ilihusishwa na ongezeko la kiasi cha yabisi katika composite.Nguvu mahususi ya mavuno iliyohesabiwa kulingana na muundo unaolengwa wa kila sampuli pia imeonyeshwa kwenye tini.9b.Kwa ujumla, mchanganyiko bora wa nguvu ya mavuno (MPa 1200), ugumu (275 ± 10 HV), na urefu wa jamaa hadi kushindwa (~37%) huzingatiwa kwa C-2 ya composite.
Ulinganisho wa nguvu ya mavuno na urefu wa jamaa wa mchanganyiko uliotengenezwa na vifaa vya madarasa tofauti umeonyeshwa kwenye Mchoro 11a.Mchanganyiko kulingana na CoCrFeNi katika utafiti huu ulionyesha urefu wa juu katika kiwango chochote cha mkazo62.Inaweza pia kuonekana kuwa sifa za composites za HEA zilizotengenezwa katika utafiti huu ziko katika eneo ambalo halijakaliwa awali la njama ya nguvu ya mavuno dhidi ya urefu.Kwa kuongezea, mchanganyiko uliotengenezwa una anuwai ya mchanganyiko wa nguvu (MPa 277, MPa 1200, MPa 1925 na MPa 2522) na elongation (> 60%, 37%, 7.3% na 6.19%).Nguvu ya mavuno pia ni jambo muhimu katika uteuzi wa vifaa kwa ajili ya maombi ya juu ya uhandisi63,64.Katika suala hili, mchanganyiko wa HEA wa uvumbuzi wa sasa unaonyesha mchanganyiko bora wa nguvu ya mavuno na urefu.Hii ni kwa sababu uongezaji wa msongamano wa chini wa SiC husababisha composites zenye nguvu ya juu ya mavuno.Nguvu mahususi za mavuno na urefu wa composites za HEA ziko katika safu sawa na HEA FCC na HEA kinzani, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 11b.Ugumu na nguvu ya mavuno ya viunzi vilivyotengenezwa viko katika safu sawa na miwani mikubwa ya metali65 (Mchoro 11c).Miwani mikubwa ya metali (BMS) ina sifa ya ugumu wa juu na nguvu ya mavuno, lakini urefu wao ni mdogo66,67.Hata hivyo, ugumu na nguvu ya mavuno ya baadhi ya composites HEA iliyotengenezwa katika utafiti huu pia ilionyesha urefu mkubwa.Kwa hivyo, ilihitimishwa kuwa composites zilizotengenezwa na VEA zina mchanganyiko wa kipekee na unaotafutwa wa mali ya mitambo kwa ajili ya matumizi mbalimbali ya kimuundo.Mchanganyiko huu wa kipekee wa sifa za kiufundi unaweza kuelezewa na mtawanyiko sare wa kabidi ngumu zinazoundwa katika situ katika tumbo la FCC HEA.Walakini, kama sehemu ya lengo la kufikia mchanganyiko bora wa nguvu, mabadiliko ya muundo mdogo yanayotokana na kuongezwa kwa awamu za kauri lazima yachunguzwe na kudhibitiwa kwa uangalifu ili kuzuia kasoro za utupaji, kama zile zinazopatikana katika composites za S-5 na S-6, na ductility.jinsia.
Matokeo ya utafiti huu yalilinganishwa na nyenzo mbalimbali za kimuundo na HEAs: (a) urefu dhidi ya nguvu ya mavuno62, (b) mkazo maalum wa mavuno dhidi ya ductility63 na (c) nguvu ya mavuno dhidi ya ugumu65.
Muundo mdogo na sifa za kiufundi za mfululizo wa composites za HEA-kauri kulingana na mfumo wa HEA CoCrFeNi pamoja na kuongeza ya SiC zimesomwa na hitimisho lifuatalo limetolewa:
Mchanganyiko wa aloi ya juu ya entropy inaweza kutengenezwa kwa mafanikio kwa kuongeza SiC kwa CoCrFeNi HEA kwa kutumia mbinu ya kuyeyuka kwa arc.
SiC hutengana wakati wa kuyeyuka kwa arc, na kusababisha malezi katika situ ya carbudi, silicide na awamu ya grafiti, uwepo na sehemu ya kiasi ambayo inategemea kiasi cha SiC kilichoongezwa kwenye HEA ya msingi.
Michanganyiko ya HEA huonyesha sifa nyingi bora za kimakanika, zenye sifa zinazoangukia katika maeneo ambayo hayakuwa na watu hapo awali kwenye nguvu ya mavuno dhidi ya njama ya kurefusha.Nguvu ya mavuno ya mchanganyiko wa HEA iliyotengenezwa kwa kutumia 6 wt% SiC ilikuwa zaidi ya mara nane ya HEA ya msingi huku ikidumisha 37% ductility.
Ugumu na nguvu ya mavuno ya viunzi vya HEA viko katika anuwai ya glasi nyingi za metali (BMG).
Matokeo ya utafiti yanapendekeza kwamba composites ya aloi ya juu ya entropy inawakilisha mbinu ya kuahidi kufikia mchanganyiko bora wa mali ya mitambo ya chuma kwa matumizi ya juu ya miundo.
Muda wa kutuma: Jul-12-2023