CoCrFeNi hè una alea cubica (fcc) di alta entropia (HEA) ben studiata cù una duttilità eccellente ma una forza limitata.L'enfasi di stu studiu hè di migliurà l'equilibriu di forza è duttilità di tali HEA aghjunghjendu diverse quantità di SiC cù u metudu di fusione d'arcu.Hè statu stabilitu chì a prisenza di cromu in a basa HEA provoca a descomposizione di SiC durante a fusione.Cusì, l'interazzione di u carbonu liberu cù u cromu porta à a furmazione in situ di carburi di cromu, mentre chì u siliciu liberu resta in suluzione in a basa HEA è / o interagisce cù l'elementi chì custituiscenu a basa HEA per furmà siliciuri.Quandu u cuntenutu di SiC aumenta, a fase di a microstruttura cambia in a sequenza seguente: fcc → fcc + eutectic → fcc + sfere di carburu di cromu → fcc + scaglie di carburu di cromu + siliciur → fcc + sfere di carburu di cromu + siliciru + sfere di grafite / fiocchi di grafite.I compositi risultanti presentanu una larga gamma di proprietà meccaniche (resistenza di snervamentu chì varieghja da 277 MPa à più di 60% di allungamentu à 2522 MPa à 6% di allungamentu) cumparatu cù leghe cunvinziunali è leghe d'alta entropia.Alcuni di i cumposti di alta entropia sviluppati mostranu una cumminazione eccellente di proprietà meccaniche (forza di rendimentu 1200 MPa, allungamentu 37%) è occupanu regioni prima inaccessibili nantu à u diagramma di tensione di rendiment-allungamentu.In più di l'allungamentu rimarchevule, a durezza è a forza di rendiment di i cumposti HEA sò in a listessa gamma chì i vetri metallici in massa.Per quessa, si crede chì u sviluppu di cumposti di alta entropia pò aiutà à ottene una cumminazione eccellente di proprietà meccaniche per applicazioni strutturali avanzate.
U sviluppu di ligami d'alta entropia hè un cuncettu novu promettente in metallurgia1,2.Leghe d'alta entropia (HEA) anu dimustratu in una quantità di casi una cumminazione eccellente di proprietà fisiche è meccaniche, cumprese una alta stabilità termica3,4 allungamentu superplasticu5,6 resistenza à fatica7,8 resistenza à a corrosione9,10,11, eccellente resistenza à l'usura12,13,14 ,15 è pruprietà tribologicu15 ,16,17 ancu à temperature elevate18,19,20,21,22 è proprietà meccaniche à temperature basse23,24,25.L'eccellente cumminazione di proprietà meccaniche in HEA hè di solitu attribuita à quattru effetti principali, vale à dì alta entropia di cunfigurazione26, forte distorsione di lattice27, diffusione lenta28 è effettu cocktail29.L'HEA sò generalmente classificate cum'è tipi FCC, BCC è HCP.FCC HEA cuntene tipicamente elementi di transizione cum'è Co, Cr, Fe, Ni è Mn è mostra una duttilità eccellente (ancu à a temperatura bassa25) ma una forza bassa.BCC HEA hè generalmente cumpostu di elementi d'alta densità cum'è W, Mo, Nb, Ta, Ti è V è hà una forza assai alta, ma una duttilità bassa è una forza specifica bassa30.
A mudificazione microstrutturale di HEA basata nantu à u machining, u processu termomeccanicu è l'aghjunzione di elementi hè stata investigata per ottene a megliu cumminazione di proprietà meccaniche.CoCrFeMnNi FCC HEA hè sottumessu à una deformazione plastica severa da a torsione d'alta pressione, chì porta à un aumentu significativu di durezza (520 HV) è forza (1950 MPa), ma u sviluppu di una microstruttura nanocristallina (~ 50 nm) rende l'alea fragile31. .Hè statu truvatu chì l'incorporazione di a duttilità di gemellatura (TWIP) è di a plasticità indotta da a trasformazione (TRIP) in CoCrFeMnNi HEAs conferisce una bona temprabilità di u travagliu chì risulta in una duttilità elevata di trazione, anche se a spese di i valori attuali di forza di trazione.Sottu (1124 MPa) 32. A furmazione di una microstruttura stratificata (custituita da una capa deformata fina è un core undeformed) in u CoCrFeMnNi HEA usendu shot peening risultatu in un incrementu di forza, ma sta mellura hè stata limitata à circa 700 MPa33.In a ricerca di materiali cù a megliu cumminazione di forza è duttilità, u sviluppu di HEA multifasi è HEA eutectiche cù l'aghjunzione di elementi non isoatomichi hè statu ancu investigatu34,35,36,37,38,39,40,41.Infatti, hè statu truvatu chì una distribuzione più fina di fasi duri è morbidi in alleati eutectici di alta entropia pò purtà à una cumminazione relativamente megliu di forza è duttilità35,38,42,43.
U sistema CoCrFeNi hè una alea di alta entropia FCC monofase largamente studiata.Stu sistema mostra proprietà di indurimentu di u travagliu veloce44 è un'eccellente duttilità45,46 à a temperatura bassa è alta.Diversi tentativi sò stati fatti per migliurà a so forza relativamente bassa (~ 300 MPa)47,48 cumprese a raffinazione di granu25, a microstruttura eterogenea49, a precipitazione50,51,52 è a plasticità indotta da a trasfurmazioni (TRIP)53.A raffinazione di granu di u HEA CoCrFeNi cubicu centratu in a faccia di cast da u disegnu friddu in cundizioni severi aumenta a forza da circa 300 MPa47,48 à 1,2 GPa25, ma riduce a perdita di ductilità da più di 60% à 12,6%.L'aghjunzione di Al à l'HEA di CoCrFeNi hà risultatu in a furmazione di una microstruttura eterogenea, chì hà aumentatu a so forza di rendiment à 786 MPa è u so allungamentu relativo à circa 22%49.CoCrFeNi HEA hè stata aghjuntu cù Ti è Al per furmà i precipitati, furmendu cusì u rinfurzamentu di a precipitazione, aumentendu a so forza di rendiment à 645 MPa è l'allungamentu à 39%51.U mekanismu TRIP (cubic face-centred → hexahedral martensitic trasfurmazioni) è gemellare aumentatu a forza di trazione di CoCrFeNi HEA à 841 MPa è allungamentu à ruttura à 76%53.
I tentativi sò stati ancu fatti per aghjunghje un rinforzu ceramicu à a matrice cubica centrata in a faccia HEA per sviluppà compositi d'alta entropia chì ponu esibisce una megliu cumminazione di forza è duttilità.I composti cù alta entropia sò stati processati da fusione d'arcu di vacuum44, aleazione meccanica45,46,47,48,52,53, sinterizzazione di plasma di scintilla46,51,52, pressing hot vacuum45, pressing isostatic hot47,48 è u sviluppu di prucessi di fabricazione additiva43, 50.Carbide, ossidi è nitruri cum'è WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 è Y2O351 sò stati usati com'è rinforzu ceramicu in u sviluppu di compositi HEA.A scelta di a matrice HEA è a ceramica ghjusta hè soprattuttu impurtante quandu cuncepisce è sviluppà un compostu HEA forte è durable.In questu travagliu, CoCrFeNi hè statu sceltu cum'è u materiale di matrice.Diversi quantità di SiC sò stati aghjuntu à u CoCrFeNi HEA è u so effettu nantu à a microstruttura, a cumpusizioni di fasi è e proprietà meccaniche hè statu studiatu.
Metalli d'alta purezza Co, Cr, Fe, è Ni (99,95 %) è SiC in polvere (purità 99%, taglia -400 mesh) in forma di particeddi elementari sò stati utilizati com'è materia prima per a creazione di composti HEA.A cumpusizioni isoatomica di u CoCrFeNi HEA hè stata prima pusata in un moldu di ramu hemisfericu rinfriscatu à l'acqua, è dopu a camara hè stata evacuata à 3 · 10-5 mbar.U gas argon d'alta purezza hè introduttu per ottene u vacuum necessariu per a fusione di l'arcu cù elettrodi di tungstenu non consumabili.I lingotti resultanti sò invertiti è rinfriscati cinque volte per assicurà una bona homogeneità.Composites high-entropia di diverse cumpusizioni sò stati preparati agghiuncennu una certa quantità di SiC à i buttoni equiatomic CoCrFeNi resultanti, chì sò stati re-homogenized da inversione di cinque volte è rinfurzà in ogni casu.U buttone modelatu da u compostu risultatu hè statu tagliatu cù EDM per più teste è carattarizazione.I campioni per studii microstrutturali sò stati preparati secondu i metudi metalografichi standard.Prima, i campioni sò stati esaminati cù un microscopiu luminoso (Leica Microscope DM6M) cù u software Leica Image Analysis (LAS Phase Expert) per l'analisi di fase quantitativa.Trè imagine pigliate in diverse zone cù una superficie totale di circa 27 000 µm2 sò state scelte per l'analisi di fasi.Ulteriori studii microstrutturali detallati, cumprese l'analisi di a cumpusizioni chimica è l'analisi di distribuzione di elementi, sò stati realizati nantu à un microscopiu elettronicu à scanning (JEOL JSM-6490LA) equipatu di un sistema di analisi di spettroscopia dispersiva di energia (EDS).A caratterizzazione di a struttura cristallina di u compositu HEA hè stata realizata utilizendu un sistema di diffrazione di raghji X (Bruker D2 phase shifter) utilizendu una fonte CuKα cù una dimensione di step di 0.04 °.L'effettu di i cambiamenti microstrutturali nantu à e proprietà meccaniche di i cumposti HEA hè statu studiatu utilizendu testi di microdurezza Vickers è testi di compressione.Per a prova di durezza, una carica di 500 N hè applicata per 15 s cù almenu 10 indentazioni per specimen.I testi di cumpressione di compositi HEA à a temperatura di l'ambienti sò stati realizati nantu à esemplari rettangulari (7 mm × 3 mm × 3 mm) nantu à una macchina di prova universale Shimadzu 50KN (UTM) à una freccia iniziale di 0,001/s.
I composti di alta entropia, in seguitu chjamati campioni S-1 à S-6, sò stati preparati aghjunghjendu 3%, 6%, 9%, 12%, 15%, è 17% SiC (tuttu in pesu%) à una matrice CoCrFeNi. .rispettivamente.A mostra di riferimentu à u quale ùn hè micca aghjuntu SiC hè in seguitu riferitu cum'è sample S-0.Micrografie ottiche di i composti HEA sviluppati sò mostrati in Figs.1, induve, per via di l'aghjunzione di diversi additivi, a microstruttura monofase di u CoCrFeNi HEA hè stata trasfurmata in una microstruttura custituita da parechje fasi cù morfologia, dimensioni è distribuzione diverse.A quantità di SiC in a cumpusizioni.A quantità di ogni fase hè stata determinata da l'analisi di l'imaghjini cù u software LAS Phase Expert.L'inseritu à a Figura 1 (superior right) mostra una zona d'esempiu per questa analisi, è ancu a frazione di l'area per ogni cumpunente di fase.
Micrografie ottiche di i compositi ad alta entropia sviluppati: (a) C-1, (b) C-2, (c) C-3, (d) C-4, (e) C-5 e (f) C- 6.L'inseritu mostra un esempiu di risultati di analisi di fasi di l'imaghjini basati in cuntrastu cù u software LAS Phase Expert.
Comu mostra in fig.1a, una microstruttura eutettica formata trà i volumi di a matrice di u compostu C-1, induve a quantità di a matrice è e fasi eutettiche hè stimata cum'è 87,9 ± 0,47% è 12,1% ± 0,51%, rispettivamente.In u compostu (C-2) mostratu in Fig. 1b, ùn ci sò micca signali di una reazzione eutectica durante a solidificazione, è una microstruttura completamente diversa da quella di u compostu C-1 hè osservata.A microstruttura di u compostu C-2 hè relativamente fina è hè custituita di platti sottili (carbi) distribuiti uniformemente in a fase di matrice (fcc).I fraccioni di u voluminu di a matrice è u carburu sò stimati in 72 ± 1.69% è 28 ± 1.69%, rispettivamente.In più di a matrice è di u carburu, una nova fase (silicide) hè stata truvata in u compostu C-3, cum'è mostra in Fig. 1c, induve e frazioni di volumi di tali fasi di silicide, carbure è matrix sò stimati à circa 26,5% ±. 0.41%, 25.9 ± 0.53, è 47.6 ± 0.34, rispettivamente.Una altra nova fase (grafite) hè stata ancu osservata in a microstruttura di u compostu C-4;un totale di quattru fasi sò stati identificati.A fase di grafite hà una forma globulosa distinta cù cuntrastu scuru in l'imaghjini ottichi è hè presente solu in picculi quantità (a frazione di volumi stimata hè solu circa 0,6 ± 0,30%).In i cumposti C-5 è C-6, solu trè fasi sò stati identificati, è a fase di grafite contrastante scuru in questi composti appare in forma di fiocchi.Comparatu à i fiocchi di grafite in u Composite S-5, i fiocchi di grafite in u Compositu S-6 sò più largu, più brevi è più regulari.Un aumentu currispundente di u cuntenutu di grafite hè statu ancu osservatu da 14,9 ± 0,85% in u compostu C-5 à circa 17,4 ± 0,55% in u compostu C-6.
Per investigà ulteriormente a microstruttura dettagliata è a cumpusizioni chimica di ogni fase in u compositu HEA, i campioni sò stati esaminati cù SEM, è sò stati ancu realizati analisi di punti EMF è cartografi chimichi.I risultati per u compostu C-1 sò mostrati in a fig.2, induve si vede chjaramente a prisenza di mischi eutectici chì separanu e regioni di a fase principale di a matrice.A mappa chimica di u compostu C-1 hè mostratu in a figura 2c, induve si pò vede chì Co, Fe, Ni è Si sò distribuiti uniformemente in a fase matrice.In ogni casu, una piccula quantità di Cr hè stata truvata in a fase di a matrice cumparatu cù l'altri elementi di a basa HEA, chì suggerenu chì Cr si sparghje fora di a matrice.A cumpusizioni di a fase eutectica bianca in l'imaghjini SEM hè ricca in cromu è carbone, chì indica chì hè carbure di cromu.L'absenza di particelle discrete di SiC in a microstruttura, cumminata cù u bassu cuntenutu osservatu di cromu in a matrice è a prisenza di miscele eutectiche chì cuntenenu fasi ricche di cromu, indica a descomposizione completa di SiC durante a fusione.In u risultatu di a descomposizione di SiC, u siliciu si dissolve in a fase di matrice, è u carbonu liberu interagisce cù u cromu per furmà carburi di cromu.Comu pò esse vistu, solu u carbonu hè statu determinatu qualitativamente da u metudu EMF, è a furmazione di fasi hè stata cunfirmata da l'identificazione di picchi di carbure caratteristiche in i mudelli di diffrazione di raghji X.
(a) L'immagine SEM del campione S-1, (b) l'immagine ingrandita, (c) la mappa di elementi, (d) i risultati EMF in i punti indicati.
L'analisi di u compostu C-2 hè mostratu in a fig.3. Simile à l'apparizione in a microscopia otticu, l'esame SEM palesa una struttura fina composta da solu dui fasi, cù a prisenza di una fase lamellare fina distribuita uniformemente in tutta a struttura.matrice, è ùn ci hè micca una fase eutectica.A distribuzione di l'elementu è l'analisi di u puntu EMF di a fase lamellare anu revelatu un cuntenutu relativamente altu di Cr (giallu) è C (verde) in questa fase, chì dinò indica a descomposizione di SiC durante a fusione è l'interazzione di u carbonu liberatu cù l'effettu di cromu. .La matrice VEA forma una fase di carburo lamellare.A distribuzione di l'elementi è l'analisi puntuale di a fase di a matrice hà dimustratu chì a maiò parte di u cobalt, u ferru, u nichel è u siliciu sò prisenti in a fase di a matrice.
(a) Immagine SEM del campione S-2, (b) immagine ingrandita, (c) mappa di elementi, (d) risultati EMF in i punti indicati.
I studii SEM di i cumposti C-3 anu revelatu a prisenza di novi fasi in più di e fasi di carburu è di matrice.A mappa elementale (Fig. 4c) è l'analisi di u puntu EMF (Fig. 4d) mostranu chì a nova fase hè ricca in nickel, cobalt è silicium.
(a) L'immagine SEM del campione S-3, (b) l'immagine ingrandita, (c) la mappa di elementi, (d) i risultati EMF in i punti indicati.
I risultati di l'analisi SEM è EMF di u compostu C-4 sò mostrati in Figs.5. In più di e trè fasi osservati in u compostu C-3, a prisenza di noduli di grafite hè stata ancu truvata.A frazzioni di u voluminu di a fase ricca di siliciu hè ancu più altu ch'è quellu di u compostu C-3.
(a) L'immagine SEM del campione S-4, (b) l'immagine ingrandita, (c) la mappa di elementi, (d) i risultati EMF in i punti indicati.
I risultati di i spettri SEM è EMF di i cumposti S-5 è S-6 sò mostrati in Figura 1 è 2. 6 è 7, rispettivamente.In più di un picculu numeru di sfere, a prisenza di fiocchi di grafite hè statu ancu osservatu.Sia u nùmeru di fiocchi di grafite è a frazzioni di voluminu di a fase chì cuntene silicium in u compostu C-6 sò più grande chì in u compostu C-5.
(a) Immagine SEM di campione C-5, (b) vista ingrandita, (c) mappa elementare, (d) risultati EMF in i lochi indicati.
(a) L'immagine SEM del campione S-6, (b) l'immagine ingrandita, (c) la mappa di elementi, (d) i risultati EMF in i punti indicati.
A caratterizzazione di a struttura cristallina di i composti HEA hè stata ancu realizata utilizendu misure XRD.U risultatu hè mostratu in a Figura 8. In u mudellu di diffrazione di a basa WEA (S-0), solu i picchi chì currispondenu à a fase fcc sò visibili.I mudelli di diffrazione di raghji X di i composti C-1, C-2 è C-3 anu revelatu a prisenza di picchi supplementari currispondenti à u carburu di cromu (Cr7C3), è a so intensità era più bassu per i campioni C-3 è C-4, chì indicavanu. chì ancu cù i dati EMF per questi campioni.I picchi chì currispondenu à i siliciuri di Co/Ni sò stati osservati per i campioni S-3 è S-4, dinò in cunfurmità cù i risultati di mappatura EDS mostrati in Figure 2 è 3. Cumu mostra in Figura 3 è Figura 4. I picchi 5 è S-6 sò stati osservati. currisponde à u grafite.
E caratteristiche microstrutturali è cristallografiche di i composti sviluppati indicanu a descomposizione di u SiC aghjuntu.Questu hè duvuta à a prisenza di cromu in a matrice VEA.U cromu hà una affinità assai forte per u carbonu 54.55 è reagisce cù u carbone liberu per furmà carburi, cum'è indicatu da a diminuzione osservata di u cuntenutu di cromu di a matrice.Si passa in a fase fcc per via di a dissociazione di SiC56.Cusì, un aumentu di l'aghjunzione di SiC à a basa HEA hà purtatu à un incrementu di a quantità di a fase di carburu è a quantità di Si liberu in a microstruttura.Hè statu trovu chì stu Si supplementu hè dipositu in a matrice à bassu cuncentrazione (in i cumposti S-1 è S-2), mentri à cuncintrazioni più elevate (composite S-3 à S-6) risulta in una deposizione di cobalt supplementu /.siliciuro di nichel.L'entalpia standard di furmazione di siliciuri di Co è Ni, ottenuta da calorimetria di sintesi diretta à alta temperatura, hè -37,9 ± 2,0, -49,3 ± 1,3, -34,9 ± 1,1 kJ mol -1 per Co2Si, CoSi è CoSi2, rispettivamente, mentre chì questi i valori sò - 50,6 ± 1,7 è - 45,1 ± 1,4 kJ mol-157 per Ni2Si è Ni5Si2, rispettivamente.Questi valori sò più bassi di u calore di furmazione di SiC, chì indicanu chì a dissociazione di SiC chì porta à a furmazione di silicidi Co / Ni hè energeticamente favurevule.In i dui composti S-5 è S-6, u siliciu liberu supplementu era presente, chì hè stata assorbita oltre a furmazione di siliciu.Stu siliciu liberu hè statu truvatu per cuntribuisce à a grafitizazione osservata in l'acciai cunvinziunali58.
E proprietà meccaniche di i cumposti rinforzati in ceramica sviluppati basati in HEA sò investigati da teste di compressione è teste di durezza.E curve di sforzu-deformazione di i composti sviluppati sò mostrate in Figs.9a, è in Fig. 9b mostra un scatterplot trà a forza di rendiment specifichi, a forza di rendiment, a durezza è l'allungamentu di i cumposti sviluppati.
(a) Curve di deformazione di compressione è (b) diagrammi di dispersione chì mostranu a tensione di snervamentu specifica, a forza di snervamentu, a durezza è l'allungamentu.Nota chì solu i specimens S-0 à S-4 sò mostrati, postu chì i specimens S-5 è S-6 cuntenenu difetti di colata significativi.
Comu vistu in fig.9, a forza di rendiment aumenta da 136 MPa per a basa VES (C-0) à 2522 MPa per u compostu C-4.Comparatu à u WPP di basa, u compostu S-2 hà dimustratu un allungamentu assai bonu à fallimentu di circa 37%, è hà ancu mostratu valori di forza di rendiment significativamente più altu (1200 MPa).L'eccellente cumminazione di forza è duttilità di stu compostu hè dovutu à a migliione di a microstruttura generale, cumpresa a distribuzione uniforme di lamelle di carbure fini in tutta a microstruttura, chì hè prevista per impedisce u muvimentu di dislocazione.A forza di rendiment di i cumposti C-3 è C-4 sò 1925 MPa è 2522 MPa, rispettivamente.Sti forza di rendimentu elevatu pò esse spiegatu da a frazione di voluminu elevatu di fasi di carburu cimentatu è siliciu.Tuttavia, a prisenza di sti fasi hà ancu risultatu in un allungamentu à ruttura di solu 7%.E curve di stress-strain di i composti basi CoCrFeNi HEA (S-0) è S-1 sò cunvessi, chì indicanu l'attivazione di l'effettu di gemellamentu o TRIP59,60.Comparatu à a mostra S-1, a curva di stress-strain di a mostra S-2 hà una forma cuncava à una tensione di circa 10,20%, chì significa chì u slip di dislocazione normale hè u modu di deformazione principale di a mostra in questu statu deformatu60,61. .In ogni casu, a rata di indurimentu in questu specimen resta alta nantu à una larga gamma di strain, è à i ceppi più alti una transizione à a convexità hè ancu visibile (ancu se ùn si pò micca escluditu chì questu hè dovutu à u fallimentu di carichi compressivi lubricati).).I composti C-3 è C-4 anu solu plasticità limitata per a presenza di frazioni di volumi più alti di carburi è silicidi in a microstruttura.I testi di cumpressione di i campioni di cumposti C-5 è C-6 ùn sò micca stati realizati per via di difetti di casting significativu nantu à questi campioni di composti (vede Fig. 10).
Stereomicrografie di difetti di casting (indicati da frecce rosse) in campioni di cumposti C-5 è C-6.
I risultati di a misurazione di a durezza di i composti VEA sò mostrati in Figs.9b.A basa WEA hà una durezza di 130±5 HV, è i campioni S-1, S-2, S-3 è S-4 anu valori di durezza di 250±10 HV, 275±10 HV, 570±20 HV è 755±20 HV.L'aumentu di a durezza era in bonu accordu cù u cambiamentu di a forza di rendimentu ottenuta da e teste di compressione è era assuciatu cù un incrementu di a quantità di solidi in u compostu.A forza di rendimentu specificu calculata basatu annantu à a cumpusizioni di destinazione di ogni mostra hè ancu mostrata in a fig.9b.In generale, a megliu cumminazione di forza di rendiment (1200 MPa), durezza (275 ± 10 HV) è allungamentu relativo à fallimentu (~ 37%) hè osservata per u compostu C-2.
A comparazione di a forza di rendiment è l'allungamentu relative di u compostu sviluppatu cù materiali di diverse classi hè mostratu in Fig. 11a.I cumposti basati in CoCrFeNi in stu studiu dimustranu un altu allungamentu à ogni livellu di stress62.Pò esse ancu vistu chì e proprietà di i cumposti HEA sviluppati in stu studiu si trovanu in a regione prima inoccupata di a trama di forza di rendiment versus allungamentu.Inoltre, i cumposti sviluppati anu una larga gamma di cumminazzioni di forza (277 MPa, 1200 MPa, 1925 MPa è 2522 MPa) è allungamentu (> 60%, 37%, 7.3% è 6.19%).A forza di rendiment hè ancu un fattore impurtante in a selezzione di materiali per l'applicazioni ingegneria avanzata63,64.In questu sensu, i composti HEA di a presente invenzione mostranu una cumminazione eccellente di forza di rendimentu è allungamentu.Questu hè chì l'aghjunzione di SiC di bassa densità si traduce in composite cù una forza di rendimentu specifica alta.A forza di rendiment specifichi è l'allungamentu di i cumposti HEA sò in u stessu intervallu cum'è HEA FCC è HEA refrattariu, cum'è mostra in Fig. 11b.A durezza è a forza di rendiment di i cumposti sviluppati sò in a listessa gamma cum'è per i vetri metallici massivi65 (Fig. 11c).I vetri metallici massivi (BMS) sò carattarizati da una alta durezza è forza di rendiment, ma u so allungamentu hè limitatu66,67.Tuttavia, a durezza è a forza di rendiment di alcuni di i compositi HEA sviluppati in stu studiu anu ancu mostratu un allungamentu significativu.Cusì, hè statu cunclusu chì i cumposti sviluppati da VEA anu una cumminazione unica è ricercata di proprietà meccaniche per diverse applicazioni strutturali.Questa cumminazione unica di pruprietà meccanica pò esse spiegata da a dispersione uniforme di carburi duri furmati in situ in a matrice FCC HEA.In ogni casu, cum'è parte di u scopu di ottene una cumminazione megliu di forza, i cambiamenti microstrutturali risultatu da l'aghjunzione di fasi di ceramica deve esse studiatu è cuntrullati cù cura per evità difetti di casting, cum'è quelli chì si trovanu in i cumposti S-5 è S-6, è duttilità.genere.
I risultati di stu studiu sò stati paragunati cù diversi materiali strutturali è HEA: (a) allungamentu versus forza di rendiment62, (b) sforzu di rendiment specificu versus ductility63 è (c) forza di rendiment versus durezza65.
A microstruttura è e proprietà meccaniche di una serie di compositi HEA-ceramica basati nantu à u sistema HEA CoCrFeNi cù l'aghjunzione di SiC sò state studiate è sò state tratte e seguenti cunclusioni:
I composti di lega di alta entropia ponu esse sviluppati cù successu aghjunghjendu SiC à CoCrFeNi HEA utilizendu u metudu di fusione d'arcu.
SiC si decompone durante a fusione di l'arcu, purtendu à a furmazione in situ di fasi di carburu, siliciuro è grafite, a presenza è a frazione di volumi dipende da a quantità di SiC aghjuntu à a basa HEA.
I cumposti HEA presentanu assai proprietà meccaniche eccellenti, cù proprietà chì cadenu in zoni prima occupati nantu à a forza di rendimentu versus trama di allungamentu.A forza di rendimentu di u compostu HEA fattu cù u 6% in peso di SiC era più di ottu volte quella di a basa HEA mantenendu una duttilità di 37%.
A durezza è a forza di rendiment di i cumposti HEA sò in a gamma di vetri metallici in massa (BMG).
I risultati suggerenu chì i composti di lega di alta entropia rapprisentanu un approcciu promettente per ottene una cumminazione eccellente di proprietà metalli-meccaniche per applicazioni strutturali avanzate.
Tempu di post: Jul-12-2023