Study of the evolution of the structure of a high-entropy Al20Ni20Co20Fe20Cr20 alloy under the action of high pressures and temperatures

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Electron microscopic and X-ray studies of the structure of a high-entropy submicrocrystalline AlNiCoFeCr alloy of equiatomic composition obtained by arc melting were performed. The alloy consists of a substitutional solid solution with a packing of components corresponding to the B2 structure based on a distorted bcc lattice. The average grain size of the B2 phase is 120 nm. The stability of the alloy with increasing temperature was studied. When the alloy is heated to 1650oC and subsequent solidification, an increase in the grain size of the B2 phase and the separation of several phases with different morphologies along the grain boundaries are noted in the structure. The effect of high pressure on the structure of the alloy after quenching from the liquid phase was studied. The structure of the sample obtained upon solidification at a temperature of 1650°C under a pressure of 5 GPa is different from the structure of the alloy obtained at a temperature of 1650°C by arc melting. Under thermobaric conditions, a structure of mixed phases of A1 and A2 types is formed in the alloy. The alloy has high hardness, the value of which, depending on the selected production conditions, varies from 4.8 to 5.5 GPa.

About the authors

S. G. Menshikova

Udmurt Federal Research Center of the UB RAS

Author for correspondence.
Email: svetlmensh@mail.ru
Russian Federation, Izhevsk

References

  1. Lim X. // Nature. 2016. V. 533. № 7603. P. 306. https://www.doi.org/10.1038/533306a
  2. Li Z., Pradeep K.G., Deng Y., Raabe D., Tasan C.C. // Nature. 2016. V. 534. № 7606. P. 227. https://www.doi.org/10.1038/nature17981
  3. Shaysultanov D., Stepanov N., Malopheyev S., Vysotskiy I., Sanin V., Mironov S., Kaibyshev R., Salishchev G., Zherebtsov S. // Materials Characterization. 2018. V. 145. P. 353. https://www.doi.org/10.1016/j.matchar.2018.08.063
  4. Su Y., Luo S., Wang Z. // J. Alloys Compd. 2020. V. 842. P. 155823. https://www.doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155823
  5. Shen Q., Kong X., Chen X. // J. Mater. Sci. Technol. 2021. V. 74. P. 136. https://www.doi.org/10.1016/j.jmst.2020.10.037
  6. Sistla H.R., Newkirk J.W., Liou F.F. // Mater. Design. 2015. V. 81. P. 113. https://www.doi.org/10.1016/J.MATDES.2015.05.027
  7. Gali A., George E.P. // Intermetallics. 2013. V. 39. P. 74. https://www.doi.org/10.1016/j.intermet.2013.03.018
  8. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. // Mater. Sci. Engineer. A. 2004. V. 375. P. 213. https://www.doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.257
  9. Senkov O.N., Senkova S.V., Woodward C., Miracle D.B. // Acta Materialia. 2013. V. 61. № 5. P. 61. https://www.doi.org/10.1016/J.ACTAMAT. 2012.11.032
  10. Senkov O.N., Wilks G.B., Scott J.M., Miracle D.B. // Intermetallics. 2011. V. 19. P. 698. https://www.doi.org/10.1016/j.intermet.2011.01.004
  11. Zhang R., Zhao Sh., Ding J., Chong Y., Jia T., Ophus C., Asta M., Ritchie R.O., Minor A.M. // Nature. 2020. V. 581. № 21. Р. 283. https://www.doi.org/10.1038/s41586-020-2275-z
  12. Шмидт О.Ю. // Литейное производство. Большая советская энциклопедия: в 66 т. (65 т. и 1 доп.). М.: Наука, 1926–1947.
  13. Иванов Ю.Ф., Осинцев К.А., Громов В.Е., Коновалов С.В., Панченко И.А. // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 5. № 1. С. 68. https://www.doi.org/10.17073/0368-0797-2021-1-68-74
  14. Singh S., Wanderka N., Murty B.S., Glatzel U., Banhart J. // Acta Materialia. 2011. V. 59. P. 182. https://www.doi.org/10.1016/j.actamat.2010.09.023
  15. Ren B., Liu Z.X., Li D.M., Shi L., Cai B., Wang M.X. // J. Alloys Compd. 2010. V. 493. P. 148. https://www.doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.12.183
  16. Азаренков Н.А., Береснев В.М., Погребняк А.Д., Маликов Л.В., Турбин П.В. // Наноматериалы, нанопокрытия, нанотехнологии: Учебное пособие. Харьков: ХНУ имени В.Н. Каразина, 2009. 209 с.
  17. Suryanarayana C., Ivanov E., Boldyrev V.V. // Mater. Sci. Engineer. A. 2001. V. 304. Р. 151. https://www.doi.org/10.1016/s0921-5093(00)01465-9
  18. Hsu C.Y., Yeh J.W., Chen S.K. and Shun T.T. // Metall. Mater. Trans. A. 2004. V. 35. P. 1465. https://www.doi.org/10.1007/s11661-004-0254-x
  19. Godlewska E.M., Mitoraj-Królikowska M., Czerski J. Jawańska M., Gein S., Hecht U. // Front. Mater. 2020. V. 7. P. 566336. https://www.doi.org/10.3389/fmats.2020.5663369
  20. Zhang Y., Zuo T., Tang Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., Lu Z.P. // Prog. Mater. Sci. 2014. V. 61. P. 1. https://www.doi.org/org/10.1016/j.pmatsci.2013.10.001
  21. Uporov S.A., Ryltsev R.E., Bykov V.A., Estemirova S. Kh., Zamyatin D.A. // J. Alloys Compd. 2020. V. 820. P. 153228. https://www.doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.15322810
  22. Боровинская И., Громов А., Левашов Е. // Краткая энциклопедия самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. История, теория, технология и продукты. Elsevier Science, 2017.
  23. Menshikova S.G., Chtchelkatchev N.M., Brazhkin V.V. // Materialia. 2023. V. 28. P. 101713. https://www.doi.org/10.1016/j.mtla.2023.101713
  24. Гинзбург В.Л. // УФН. 1969. T. 97. № 4. C. 601. https://doi.org/10.3367/UFNr.0097.196904b.0601
  25. Гринкевич В.А., Шевченко Т.Н., Краев М.В., Краева В.С., Бондарев С.В. // Обработка материалов давлением. 2013. № 4. С. 79.
  26. Ситникова В.Е., Пономарева А.А., Успенская М.В. // Методы термического анализа. Практикум. Спб: Униветситет ИТМО, 2021. 152 с.
  27. Бражкин В.В. Влияние высокого давления на затвердевание металлических расплавов (Pb, In, Cu, двойные сплавы на основе меди): Дис. … канд. физико-математических наук: 01.04.07. Москва: МФТИ, 1987. 150 с.
  28. Векилова Г.В., Иванов А.Н., Ягодкин Ю.Д. Дифракционные и микроскопические методы и приборы для анализа наночастиц и наноматериалов: учебное пособие. М.: Издательский Дом МИСиС, 2009. 145 c.
  29. Плюснин О., Петрова Г., Таланцева О., Плотников А., Чалов Д. // Справочник по металлопрокату, 2012. 191 с.
  30. Лякишев Н.П. // Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник. Т. 1. М.: Машиностроение, 1996. 992 с.
  31. Шайсултанов Д.Г. Структура и механические свойства высокоэнтропийных сплавов системы CoCrFeNiX (Х = Mn, V, Mn и V, Al и Cu): Дис. … канд. технических наук: 05.16.01. Белгород: НИУ БелГУ, 2015.142 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences