Ang CoCrFeNi usa ka maayo nga gitun-an nga face-centered cubic (fcc) high-entropy alloy (HEA) nga adunay maayo kaayo nga ductility apan limitado ang kusog.Ang pokus sa kini nga pagtuon mao ang pagpauswag sa balanse sa kusog ug ductility sa ingon nga mga HEA pinaagi sa pagdugang lainlain nga kantidad sa SiC gamit ang pamaagi sa pagtunaw sa arko.Natukod nga ang presensya sa chromium sa base HEA hinungdan sa pagkadunot sa SiC sa panahon sa pagtunaw.Busa, ang interaksyon sa libre nga carbon sa chromium mosangpot sa in situ nga pagporma sa chromium carbide, samtang ang libre nga silicon nagpabilin sa solusyon sa base nga HEA ug/o nakig-interact sa mga elemento nga naglangkob sa base HEA aron maporma ang silicide.Samtang nagkadaghan ang sulod sa SiC, ang bahin sa microstructure mausab sa mosunod nga han-ay: fcc → fcc + eutectic → fcc + chromium carbide flakes → fcc + chromium carbide flakes + silicide → fcc + chromium carbide flakes + silicide + graphite balls / graphite flakes.Ang resulta nga mga composite nagpakita sa usa ka halapad kaayo nga mekanikal nga mga kabtangan (kalig-on sa abot gikan sa 277 MPa sa ibabaw sa 60% elongation ngadto sa 2522 MPa sa 6% elongation) kon itandi sa conventional mga haluang metal ug mga high entropy alloys.Ang pipila sa mga taas nga entropy composite nga naugmad nagpakita sa usa ka maayo kaayo nga kombinasyon sa mekanikal nga mga kabtangan (kalig-on sa ani 1200 MPa, elongation 37%) ug nag-okupar kaniadto nga dili makab-ot nga mga rehiyon sa yield stress-elongation diagram.Dugang pa sa talagsaon nga pagpalugway, ang katig-a ug kusog sa ani sa HEA composites anaa sa sama nga han-ay sa bulk metallic glasses.Busa, gituohan nga ang pagpalambo sa high-entropy composites makatabang sa pagkab-ot sa usa ka maayo kaayo nga kombinasyon sa mekanikal nga mga kabtangan alang sa advanced structural aplikasyon.
Ang pag-uswag sa taas nga entropy alloys usa ka maayong bag-ong konsepto sa metalurhiya1,2.Ang taas nga entropy alloys (HEA) nagpakita sa daghang mga kaso nga usa ka maayo kaayo nga kombinasyon sa pisikal ug mekanikal nga mga kabtangan, lakip ang taas nga thermal stability3,4 superplastic elongation5,6 fatigue resistance7,8 corrosion resistance9,10,11, maayo kaayo nga wear resistance12,13,14 ,15 ug tribological properties15 ,16,17 bisan sa taas nga temperatura18,19,20,21,22 ug mekanikal nga mga kabtangan sa ubos nga temperatura23,24,25.Ang maayo kaayo nga kombinasyon sa mekanikal nga mga kabtangan sa HEA kasagarang gipasangil sa upat ka mga nag-unang epekto, nga mao ang taas nga configurational entropy26, kusog nga lattice distortion27, hinay nga pagsabwag28 ug cocktail effect29.Ang mga HEA kasagarang giklasipikar nga FCC, BCC ug HCP nga mga tipo.Ang FCC HEA kasagaran adunay mga elemento sa transisyon sama sa Co, Cr, Fe, Ni ug Mn ug nagpakita sa maayo kaayo nga ductility (bisan sa ubos nga temperatura25) apan ubos nga kusog.Ang BCC HEA kasagarang gilangkoban sa taas nga densidad nga mga elemento sama sa W, Mo, Nb, Ta, Ti ug V ug adunay taas kaayo nga kusog apan ubos ang ductility ug ubos nga espesipikong kusog30.
Ang microstructural nga pagbag-o sa HEA base sa machining, thermomechanical nga pagproseso ug pagdugang sa mga elemento gisusi aron makuha ang pinakamaayo nga kombinasyon sa mekanikal nga mga kabtangan.Ang CoCrFeMnNi FCC HEA gipailalom sa grabe nga plastic deformation pinaagi sa high-pressure torsion, nga nagdala ngadto sa usa ka mahinungdanon nga pagtaas sa katig-a (520 HV) ug kusog (1950 MPa), apan ang pag-uswag sa usa ka nanocrystalline microstructure (~ 50 nm) naghimo sa alloy nga brittle31 .Nakaplagan nga ang paglakip sa twinning ductility (TWIP) ug transformation induced plasticity (TRIP) ngadto sa CoCrFeMnNi HEAs naghatag og maayong work hardenability nga moresulta sa taas nga tensile ductility, bisan pa sa gasto sa aktuwal nga tensile strength values.Ubos (1124 MPa) 32. Ang pagporma sa usa ka layered microstructure (nga gilangkuban sa usa ka manipis nga deformed layer ug usa ka undeformed core) sa CoCrFeMnNi HEA gamit ang shot peening miresulta sa usa ka pagtaas sa kusog, apan kini nga pag-uswag limitado sa mga 700 MPa33.Sa pagpangita sa mga materyales nga adunay pinakamaayo nga kombinasyon sa kusog ug ductility, ang pagpalambo sa multiphase HEAs ug eutectic HEAs gamit ang mga pagdugang sa non-isoatomic nga mga elemento gisusi usab34,35,36,37,38,39,40,41.Sa tinuud, nakit-an nga ang usa ka labi ka maayo nga pag-apod-apod sa gahi ug humok nga mga hugna sa eutectic nga high-entropy nga mga haluang mahimo’g mosangput sa usa ka labi ka maayo nga kombinasyon sa kusog ug ductility35,38,42,43.
Ang sistema sa CoCrFeNi kay kaylap nga gitun-an nga single-phase FCC high-entropy alloy.Kini nga sistema nagpakita sa paspas nga pagpagahi sa trabaho44 ug maayo kaayo nga ductility45,46 sa ubos ug taas nga temperatura.Nagkalain-laing mga pagsulay ang gihimo aron mapalambo ang medyo ubos nga kusog niini (~300 MPa)47,48 lakip ang grain refinement25, heterogeneous microstructure49, precipitation50,51,52 ug transformation-induced plasticity (TRIP)53.Ang pagpino sa lugas sa cast face-centered cubic HEA CoCrFeNi pinaagi sa bugnaw nga pagdrowing ubos sa grabe nga mga kondisyon nagdugang sa kalig-on gikan sa mga 300 MPa47.48 ngadto sa 1.2 GPa25, apan gipamenos ang pagkawala sa ductility gikan sa labaw sa 60% ngadto sa 12.6%.Ang pagdugang sa Al sa HEA sa CoCrFeNi miresulta sa pagkaporma sa usa ka heterogenous microstructure, nga nagdugang sa iyang kusog nga abot ngadto sa 786 MPa ug ang relatibong elongation niini ngadto sa mga 22%49.Ang CoCrFeNi HEA gidugang uban sa Ti ug Al aron maporma ang mga precipitates, sa ingon nagporma sa pagpalig-on sa ulan, nagdugang sa kusog sa ani niini sa 645 MPa ug elongation sa 39%51.Ang TRIP nga mekanismo (face-centered cubic → hexahedral martensitic transformation) ug twinning nagdugang sa tensile strength sa CoCrFeNi HEA ngadto sa 841 MPa ug elongation sa break ngadto sa 76%53.
Gihimo usab ang mga pagsulay aron madugangan ang ceramic reinforcement sa HEA nga nakasentro sa nawong nga cubic matrix aron makahimo og taas nga entropy composites nga makapakita sa usa ka mas maayo nga kombinasyon sa kusog ug ductility.Ang mga komposit nga adunay taas nga entropy giproseso pinaagi sa vacuum arc melting44, mechanical alloying45,46,47,48,52,53, spark plasma sintering46,51,52, vacuum hot pressing45, hot isostatic pressing47,48 ug ang pagpalambo sa additive manufacturing nga mga proseso43, 50.Ang mga carbide, oxide ug nitride sama sa WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 ug Y2O351 gigamit isip ceramic reinforcement sa pagpalambo sa HEA composites.Ang pagpili sa husto nga HEA matrix ug seramiko labi ka hinungdanon kung nagdesinyo ug nagpalambo sa usa ka lig-on ug lig-on nga komposisyon sa HEA.Niini nga trabaho, gipili ang CoCrFeNi isip materyal nga matrix.Nagkalainlain nga kantidad sa SiC ang gidugang sa CoCrFeNi HEA ug ang epekto niini sa microstructure, phase composition, ug mekanikal nga mga kabtangan gitun-an.
Ang high-purity metals Co, Cr, Fe, ug Ni (99.95 wt %) ug SiC powder (purity 99%, gidak-on -400 mesh) sa porma sa elementarya nga mga partikulo gigamit isip hilaw nga materyales alang sa pagmugna sa HEA composites.Ang isoatomic nga komposisyon sa CoCrFeNi HEA una nga gibutang sa usa ka hemispherical nga tubig nga gipabugnaw sa tumbaga nga agup-op, ug dayon ang lawak gibakwit ngadto sa 3·10-5 mbar.Ang taas nga kaputli nga argon gas gipaila aron makab-ot ang vacuum nga gikinahanglan alang sa pagtunaw sa arko nga adunay mga non-consumable nga tungsten electrodes.Ang resulta nga ingots balit-ad ug remelted lima ka beses aron sa pagsiguro sa maayo nga homogeneity.Ang mga high-entropy composites sa lain-laing mga komposisyon giandam pinaagi sa pagdugang sa usa ka piho nga kantidad sa SiC sa resulta nga equiatomic CoCrFeNi butones, nga gi-homogenized sa lima ka pilo nga inversion ug remelting sa matag kaso.Ang gihulma nga butones gikan sa resulta nga composite giputol gamit ang EDM alang sa dugang nga pagsulay ug pag-ila.Ang mga sample alang sa microstructural nga mga pagtuon giandam sumala sa standard nga mga pamaagi sa metallographic.Una, ang mga sample gisusi gamit ang light microscope (Leica Microscope DM6M) nga adunay software nga Leica Image Analysis (LAS Phase Expert) alang sa quantitative phase analysis.Tulo ka mga imahe nga gikuha sa lainlaing mga lugar nga adunay kinatibuk-ang lugar nga mga 27,000 µm2 ang gipili alang sa pagtuki sa hugna.Ang dugang nga detalyado nga mga pagtuon sa microstructural, lakip ang pag-analisar sa komposisyon sa kemikal ug pag-analisar sa pag-apod-apod sa elemento, gihimo sa usa ka scanning electron microscope (JEOL JSM-6490LA) nga nasangkapan sa usa ka sistema sa pagtuki sa enerhiya dispersive spectroscopy (EDS).Ang kinaiya sa kristal nga istruktura sa HEA composite gihimo gamit ang X-ray diffraction system (Bruker D2 phase shifter) gamit ang CuKα source nga adunay step size nga 0.04°.Ang epekto sa microstructural nga mga pagbag-o sa mekanikal nga mga kabtangan sa HEA composites gitun-an gamit ang Vickers microhardness tests ug compression tests.Alang sa pagsulay sa katig-a, usa ka load nga 500 N ang gipadapat sa 15 s gamit ang labing menos 10 nga mga indentasyon matag ispesimen.Ang mga pagsulay sa compression sa HEA composites sa temperatura sa lawak gihimo sa rectangular specimens (7 mm × 3 mm × 3 mm) sa Shimadzu 50KN universal testing machine (UTM) sa inisyal nga strain rate nga 0.001/s.
Ang mga high entropy composites, nga sa ulahi gitawag nga mga sample nga S-1 hangtod S-6, giandam pinaagi sa pagdugang sa 3%, 6%, 9%, 12%, 15%, ug 17% SiC (tanan sa gibug-aton%) sa usa ka CoCrFeNi matrix .matag usa.Ang reperensiya nga sampol diin walay SiC ang gidugang sa ulahi gitawag nga sample S-0.Ang optical micrographs sa naugmad nga HEA composites gipakita sa Fig.1, diin, tungod sa pagdugang sa lain-laing mga additives, ang single-phase microstructure sa CoCrFeNi HEA giusab ngadto sa usa ka microstructure naglangkob sa daghang mga hugna uban sa lain-laing mga morpolohiya, gidak-on, ug pag-apod-apod.Ang kantidad sa SiC sa komposisyon.Ang kantidad sa matag hugna gitino gikan sa pagtuki sa imahe gamit ang LAS Phase Expert software.Ang inset sa Figure 1 (ibabaw nga tuo) nagpakita sa usa ka panig-ingnan nga lugar alang niini nga pagtuki, ingon man ang bahin sa lugar alang sa matag bahin nga bahin.
Optical micrographs sa naugmad nga high-entropy composites: (a) C-1, (b) C-2, (c) C-3, (d) C-4, (e) C-5 ug (f) C- 6.Ang inset nagpakita sa usa ka pananglitan sa mga resulta sa pag-analisa sa hugna sa hulagway nga gibase sa contrast gamit ang LAS Phase Expert software.
Ingon sa gipakita sa fig.1a, usa ka eutectic microstructure nga naporma tali sa matrix volume sa C-1 composite, diin ang kantidad sa matrix ug eutectic phases gibanabana nga 87.9 ± 0.47% ug 12.1% ± 0.51%, matag usa.Sa composite (C-2) nga gipakita sa Fig. 1b, walay mga timailhan sa usa ka eutectic nga reaksyon sa panahon sa solidification, ug usa ka microstructure nga hingpit nga lahi gikan sa C-1 composite naobserbahan.Ang microstructure sa C-2 composite medyo lino nga fino ug naglangkob sa manipis nga mga plato (carbides) uniformly-apod-apod sa matrix phase (fcc).Ang gidaghanon nga mga tipik sa matrix ug carbide gibanabana sa 72 ± 1.69% ug 28 ± 1.69%, matag usa.Dugang pa sa matrix ug carbide, usa ka bag-ong hugna (silicido) ang nakit-an sa C-3 composite, ingon sa gipakita sa Fig. 1c, diin ang gidaghanon nga mga fraction sa maong silicide, carbide, ug matrix nga mga hugna gibanabana sa mga 26.5% ± 0.41%, 25.9 ± 0.53, ug 47.6 ± 0.34, matag usa.Ang laing bag-ong hugna (graphite) naobserbahan usab sa microstructure sa C-4 composite;sa kinatibuk-an upat ka hugna ang giila.Ang graphite nga hugna adunay lahi nga globular nga porma nga adunay ngitngit nga kalainan sa optical nga mga imahe ug anaa lamang sa gagmay nga kantidad (gibanabana nga tipik sa gidaghanon kay mga 0.6 ± 0.30%) lamang.Sa mga composite nga C-5 ug C-6, tulo lang ka hugna ang giila, ug ang dark contrasting graphite phase niini nga mga composite makita sa porma sa mga flakes.Kung itandi sa mga graphite flakes sa Composite S-5, ang mga graphite flakes sa Composite S-6 mas lapad, mas mubo, ug mas regular.Ang katugbang nga pagtaas sa graphite content naobserbahan usab gikan sa 14.9 ± 0.85% sa C-5 composite ngadto sa mga 17.4 ± 0.55% sa C-6 composite.
Aron masusi pa ang detalyado nga microstructure ug kemikal nga komposisyon sa matag hugna sa HEA composite, ang mga sample gisusi gamit ang SEM, ug ang EMF point analysis ug chemical mapping gihimo usab.Ang mga resulta alang sa composite C-1 gipakita sa fig.2, diin ang presensya sa mga eutectic mixtures nga nagbulag sa mga rehiyon sa main matrix phase klaro nga makita.Ang kemikal nga mapa sa composite C-1 gipakita sa Fig. 2c, diin makita nga ang Co, Fe, Ni, ug Si parehas nga giapod-apod sa matrix phase.Bisan pa, usa ka gamay nga kantidad sa Cr ang nakit-an sa yugto sa matrix kung itandi sa ubang mga elemento sa base HEA, nga nagsugyot nga ang Cr mikaylap gikan sa matrix.Ang komposisyon sa puti nga eutectic nga hugna sa SEM nga imahe dato sa chromium ug carbon, nga nagpakita nga kini chromium carbide.Ang pagkawala sa discrete nga mga partikulo sa SiC sa microstructure, inubanan sa naobserbahan nga ubos nga sulud sa chromium sa matrix ug ang presensya sa mga eutectic mixtures nga adunay sulud nga chromium-rich phase, nagpaila sa kompleto nga pagkadunot sa SiC sa panahon sa pagtunaw.Ingon usa ka sangputanan sa pagkadunot sa SiC, ang silicon natunaw sa yugto sa matrix, ug ang libre nga carbon nakig-uban sa chromium aron maporma ang chromium carbide.Sama sa makita, ang carbon lamang ang qualitatively nga gitino pinaagi sa EMF nga pamaagi, ug ang phase formation gipamatud-an pinaagi sa pag-ila sa mga kinaiya nga carbide peaks sa X-ray diffraction patterns.
(a) SEM image sa sample S-1, (b) gipadak-an nga hulagway, (c) elemento nga mapa, (d) EMF resulta sa gipakita nga mga lokasyon.
Ang pagtuki sa composite C-2 gipakita sa fig.3. Susama sa dagway sa optical microscopy, SEM eksaminasyon nagpadayag sa usa ka maayo nga gambalay gilangkuban lamang sa duha ka hugna, uban sa presensya sa usa ka manipis nga lamellar hugna parehason-apod-apod sa tibuok nga gambalay.matrix phase, ug walay eutectic phase.Ang pag-apod-apod sa elemento ug pag-analisar sa punto sa EMF sa lamellar nga hugna nagpadayag sa usa ka medyo taas nga sulud sa Cr (dilaw) ug C (berde) sa kini nga yugto, nga nagpakita usab sa pagkadunot sa SiC sa panahon sa pagtunaw ug ang interaksyon sa gipagawas nga carbon nga adunay epekto sa chromium. .Ang VEA matrix nagporma og lamellar carbide phase.Ang pag-apod-apod sa mga elemento ug pagtuki sa punto sa matrix nga hugna nagpakita nga kadaghanan sa cobalt, iron, nickel ug silicon anaa sa matrix phase.
(a) SEM image sa sample S-2, (b) gipadak-an nga imahe, (c) elemento nga mapa, (d) EMF resulta sa gipakita nga mga lokasyon.
Ang mga pagtuon sa SEM sa C-3 composites nagpadayag sa presensya sa bag-ong mga hugna dugang pa sa carbide ug matrix nga mga hugna.Ang elemental nga mapa (Fig. 4c) ug EMF point analysis (Fig. 4d) nagpakita nga ang bag-ong hugna dato sa nickel, cobalt, ug silicon.
(a) SEM image sa sample S-3, (b) gipadak-an nga hulagway, (c) elemento nga mapa, (d) EMF resulta sa gipakita nga mga lokasyon.
Ang mga resulta sa SEM ug EMF analysis sa C-4 composite gipakita sa Fig.5. Dugang pa sa tulo ka hugna nga naobserbahan sa composite C-3, ang presensya sa graphite nodules nakit-an usab.Ang volume fraction sa silicon-rich phase mas taas usab kay sa C-3 composite.
(a) SEM image sa sample S-4, (b) gipadak-an nga hulagway, (c) elemento nga mapa, (d) EMF resulta sa gipakita nga mga lokasyon.
Ang mga resulta sa SEM ug EMF spectra sa mga composite S-5 ug S-6 gipakita sa Figures 1 ug 2. 6 ug 7, matag usa.Gawas pa sa gamay nga gidaghanon sa mga sphere, ang presensya sa mga graphite flakes naobserbahan usab.Ang gidaghanon sa graphite flakes ug ang volume fraction sa silicon-containing phase sa C-6 composite mas dako kay sa C-5 composite.
(a) SEM image sa sample C-5, (b) gipadak-an nga view, (c) elemental nga mapa, (d) EMF resulta sa gipakita nga mga lokasyon.
(a) SEM image sa sample S-6, (b) gipadak-an nga hulagway, (c) elemento nga mapa, (d) EMF resulta sa gipakita nga mga lokasyon.
Ang kristal nga istruktura nga kinaiya sa HEA composites gihimo usab gamit ang XRD measurements.Ang resulta gipakita sa Figure 8. Sa diffraction pattern sa base WEA (S-0), ang mga peak lang nga katumbas sa fcc phase ang makita.Ang X-ray diffraction patterns sa mga composite C-1, C-2, ug C-3 nagpadayag sa presensya sa dugang nga mga taluktok nga katumbas sa chromium carbide (Cr7C3), ug ang ilang intensity mas ubos alang sa mga sample nga C-3 ug C-4, nga nagpakita kana usab sa data EMF alang niini nga mga sampol.Ang mga taluktok nga katumbas sa Co / Ni silicides naobserbahan alang sa mga sample nga S-3 ug S-4, pag-usab nga nahiuyon sa mga resulta sa EDS mapping nga gipakita sa Figures 2 ug 3. Ingon sa gipakita sa Figure 3 ug Figure 4. 5 ug S-6 peak naobserbahan katumbas sa graphite.
Ang duha nga microstructural ug crystallographic nga mga kinaiya sa naugmad nga mga komposisyon nagpakita sa pagkadunot sa dugang nga SiC.Kini tungod sa presensya sa chromium sa VEA matrix.Ang Chromium adunay lig-on kaayo nga kalambigitan sa carbon 54.55 ug nag-reaksyon sa libre nga carbon aron maporma ang mga carbide, ingon nga gipakita sa nakita nga pagkunhod sa sulud sa chromium sa matrix.Ang Si moagi sa fcc nga hugna tungod sa pagbulag sa SiC56.Busa, ang pagdugang sa pagdugang sa SiC sa base HEA misangpot sa pagtaas sa gidaghanon sa carbide phase ug ang gidaghanon sa libre nga Si sa microstructure.Nakaplagan nga kining dugang nga Si gideposito sa matrix sa ubos nga konsentrasyon (sa composite S-1 ug S-2), samtang sa mas taas nga konsentrasyon (composites S-3 ngadto sa S-6) moresulta kini sa dugang nga cobalt deposition/.nickel silicide.Ang standard nga enthalpy sa pagporma sa Co ug Ni silicides, nga nakuha pinaagi sa direktang synthesis nga taas nga temperatura nga calorimetry, mao ang -37.9 ± 2.0, -49.3 ± 1.3, -34.9 ± 1.1 kJ mol -1 alang sa Co2Si, CoSi ug CoSi2, matag usa, samtang kini Ang mga kantidad mao ang - 50.6 ± 1.7 ug - 45.1 ± 1.4 kJ mol-157 alang sa Ni2Si ug Ni5Si2, matag usa.Kini nga mga kantidad mas ubos kaysa sa kainit sa pagporma sa SiC, nga nagpaila nga ang dissociation sa SiC nga nagdala sa pagporma sa Co / Ni silicides kusog nga pabor.Sa pareho nga S-5 ug S-6 nga mga composite, adunay dugang nga libre nga silicon, nga nasuhop lapas sa pagporma sa silicide.Kini nga libre nga silicon nakit-an nga nakatampo sa graphitization nga nakita sa naandan nga mga steel58.
Ang mekanikal nga mga kabtangan sa naugmad nga ceramic-reinforced composites base sa HEA gisusi pinaagi sa compression tests ug hardness tests.Ang stress-strain curves sa naugmad nga mga composite gipakita sa Fig.9a, ug sa Fig. 9b nagpakita sa usa ka scatterplot tali sa piho nga abot kusog, abot kusog, katig-a, ug elongation sa naugmad composites.
(a) Compressive strain curves ug (b) scatterplots nga nagpakita sa piho nga yield stress, yield strength, hardness ug elongation.Timan-i nga ang mga espesimen lamang nga S-0 hangtod S-4 ang gipakita, tungod kay ang mga espesimen nga S-5 ug S-6 adunay daghang mga depekto sa paghulma.
Ingon sa makita sa fig.9, ang kusog sa ani misaka gikan sa 136 MPa alang sa base nga VES (C-0) ngadto sa 2522 MPa alang sa C-4 composite.Kung itandi sa sukaranan nga WPP, ang S-2 composite nagpakita sa usa ka maayo kaayo nga elongation sa kapakyasan nga mga 37%, ug nagpakita usab nga labi ka taas nga mga kantidad sa kusog sa ani (1200 MPa).Ang maayo kaayo nga kombinasyon sa kusog ug ductility niini nga composite tungod sa pag-uswag sa kinatibuk-ang microstructure, lakip na ang uniporme nga pag-apod-apod sa mga fine carbide lamellae sa tibuok microstructure, nga gilauman nga makapugong sa dislokasyon nga kalihukan.Ang kalig-on sa abot sa C-3 ug C-4 composites mao ang 1925 MPa ug 2522 MPa, matag usa.Kining taas nga mga kalig-on sa ani mahimong ipasabut sa taas nga gidaghanon nga tipik sa semento nga carbide ug silicide nga mga hugna.Bisan pa, ang presensya niini nga mga hugna miresulta usab sa usa ka elongation sa break nga 7% ra.Ang stress-strain curves sa base composites CoCrFeNi HEA (S-0) ug S-1 mga convex, nga nagpaila sa pagpaaktibo sa twinning effect o TRIP59,60.Kung itandi sa sample S-1, ang stress-strain curve sa sample S-2 adunay usa ka concave nga porma sa usa ka strain nga mga 10.20%, nga nagpasabot nga ang normal nga dislocation slip mao ang nag-unang deformation mode sa sample niini nga deformed state60,61 .Apan, ang hardening rate niini nga espesimen nagpabilin nga taas sa usa ka dako nga strain range, ug sa mas taas nga mga strain makita usab ang transisyon ngadto sa convexity (bisan tuod dili kini isalikway nga kini tungod sa kapakyasan sa lubricated compressive loads).).Ang mga komposit nga C-3 ug C-4 adunay limitado nga plasticity tungod sa presensya sa mas taas nga gidaghanon nga mga fraction sa carbide ug silicides sa microstructure.Ang mga pagsulay sa compression sa mga sample sa mga composite nga C-5 ug C-6 wala gihimo tungod sa mahinungdanon nga mga depekto sa paghulma niini nga mga sample sa mga composite (tan-awa ang Fig. 10).
Stereomicrographs sa mga depekto sa paghulma (gipakita sa pula nga mga pana) sa mga sample sa mga composite C-5 ug C-6.
Ang mga resulta sa pagsukod sa katig-a sa VEA composites gipakita sa Fig.9b.Ang base nga WEA adunay katig-a nga 130±5 HV, ug ang mga sample nga S-1, S-2, S-3 ug S-4 adunay mga kantidad sa katig-a nga 250±10 HV, 275±10 HV, 570±20 HV ug 755±20 HV.Ang pagtaas sa katig-a naa sa maayo nga pag-uyon sa pagbag-o sa kusog sa ani nga nakuha gikan sa mga pagsulay sa compression ug giubanan sa pagtaas sa gidaghanon sa mga solido sa komposisyon.Ang kalkulado nga piho nga kusog sa abot base sa target nga komposisyon sa matag sample gipakita usab sa fig.9b.Sa kinatibuk-an, ang labing maayo nga kombinasyon sa kalig-on sa abot (1200 MPa), katig-a (275 ± 10 HV), ug relatibong elongation sa kapakyasan (~37%) naobserbahan alang sa composite C-2.
Ang pagtandi sa kalig-on sa ani ug relatibong elongation sa naugmad nga composite sa mga materyales nga lainlaig klase gipakita sa Fig. 11a.Ang mga composite nga gibase sa CoCrFeNi niini nga pagtuon nagpakita ug taas nga elongation sa bisan unsang gihatag nga stress level62.Makita usab nga ang mga kabtangan sa HEA composites nga naugmad niini nga pagtuon anaa sa kanhi wala ma-okupar nga rehiyon sa laraw sa kalig-on sa ani kumpara sa elongation.Dugang pa, ang naugmad nga mga composite adunay daghang halapad nga kombinasyon sa kusog (277 MPa, 1200 MPa, 1925 MPa ug 2522 MPa) ug elongation (>60%, 37%, 7.3% ug 6.19%).Ang kusog sa ani usa usab ka hinungdanon nga hinungdan sa pagpili sa mga materyales alang sa mga advanced nga aplikasyon sa engineering63,64.Niining bahina, ang mga komposisyon sa HEA sa karon nga imbensyon nagpakita sa usa ka maayo kaayo nga kombinasyon sa kusog sa ani ug pagpalugway.Kini tungod kay ang pagdugang sa ubos nga densidad nga SiC nagresulta sa mga komposisyon nga adunay taas nga piho nga kusog sa ani.Ang piho nga kalig-on sa ani ug pagpalapad sa HEA composites anaa sa sama nga range sa HEA FCC ug refractory HEA, sama sa gipakita sa Fig. 11b.Ang katig-a ug kalig-on sa abot sa naugmad nga mga composite anaa sa samang gidak-on sama sa dagkong metal nga baso65 (Fig. 11c).Ang dako nga metal nga baso (BMS) gihulagway sa taas nga katig-a ug kusog sa ani, apan ang ilang pagpalugway limitado66,67.Bisan pa, ang katig-a ug kusog sa ani sa pipila nga mga komposisyon sa HEA nga naugmad sa kini nga pagtuon nagpakita usab nga hinungdanon nga pagpalawig.Sa ingon, nakahinapos nga ang mga komposit nga gihimo sa VEA adunay usa ka talagsaon ug gipangita nga kombinasyon sa mekanikal nga mga kabtangan alang sa lainlaing mga aplikasyon sa istruktura.Kining talagsaon nga kombinasyon sa mekanikal nga mga kabtangan mahimong ipatin-aw pinaagi sa uniporme nga pagkatibulaag sa mga gahi nga karbida nga naporma in situ sa FCC HEA matrix.Bisan pa, isip bahin sa katuyoan nga makab-ot ang usa ka labi ka maayo nga kombinasyon sa kusog, ang mga pagbag-o sa microstructural nga resulta sa pagdugang sa mga yugto sa seramik kinahanglan nga tun-an ug kontrolon pag-ayo aron malikayan ang mga depekto sa paghulma, sama sa makita sa mga komposit nga S-5 ug S-6, ug ductility.gender.
Ang mga resulta niini nga pagtuon gitandi sa nagkalain-laing structural materials ug HEAs: (a) elongation versus yield strength62, (b) specific yield stress versus ductility63 ug (c) yield strength versus hardness65.
Ang microstructure ug mekanikal nga mga kabtangan sa usa ka serye sa HEA-ceramic composite base sa HEA CoCrFeNi system nga adunay pagdugang sa SiC gitun-an ug ang mga mosunod nga mga konklusyon gihimo:
Ang high entropy alloy composites mahimong malampuson nga maugmad pinaagi sa pagdugang sa SiC sa CoCrFeNi HEA gamit ang arc melting method.
Ang SiC madunot sa panahon sa pagtunaw sa arko, nga mosangpot sa pagporma sa in situ sa carbide, silicide ug graphite nga mga hugna, ang presensya ug gidaghanon nga bahin niini nagdepende sa gidaghanon sa SiC nga gidugang sa base HEA.
Ang HEA composites nagpakita sa daghang maayo kaayo nga mekanikal nga mga kabtangan, nga adunay mga kabtangan nga nahulog sa kaniadto wala'y tawo nga mga lugar sa kalig-on sa ani kumpara sa elongation plot.Ang kusog sa ani sa HEA composite nga gihimo gamit ang 6 wt% SiC labaw pa sa walo ka pilo sa base HEA samtang nagpabilin ang 37% ductility.
Ang katig-a ug kusog sa ani sa HEA composites naa sa sakup sa bulk metallic glasses (BMG).
Ang mga nahibal-an nagsugyot nga ang high-entropy alloy composites nagrepresentar sa usa ka promising nga pamaagi sa pagkab-ot sa usa ka maayo kaayo nga kombinasyon sa metal-mechanical nga mga kabtangan alang sa advanced structural applications.
Oras sa pag-post: Hul-12-2023