ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ Ni-Co-Cr-Fe-Ti با آنتروپی بالا تولید شده به کمک آلیاژسازی مکانیکی و اسپارک پلاسما زینترینگ

Microstructure and mechanical properties of Ni1,5Co1,5CrFeTi0,5 high entropy alloy fabricated by mechanical alloying and spark

چکیده

کار حاضر بر روی سنتز و ارزیابی خواص مکانیکی آلیاژ Ni-Co-Cr-Fe-Ti داکتیل تک فاز با آنتروپی بالای (HEA) با خواص مکانیکی فوق‌العاده (استحکام خمشی ۲۵۹۳=Rmb مگاپاسکال، استحکام کششی ۱۳۸۴Rm= مگاپاسکال، درصد افزایش طول کششی تا شکست برابر ۰۱/۴ درصد و مدول الاستیک برابر ۲۱۶ گیگاپاسکال) که همگی فراتر از HEA ریخته‌گری شده به روش سنتی می‌باشد، تمرکز کرده است. برای ساخت آلیاژ، از ترکیبی از فرآیندهای آلیاژسازی مکانیکی (MA) در یک آسیاب گلوله‌ای سیاره‌ای و اسپارک پلاسما زینترینگ (SPS) به منظور متراکم کردن پودر استفاده شد. خواص کششی ماده حجمی شکل تولید شده توسط MA+SPS، برای اولین بار بود که مورد بررسی قرار گرفت.

ریزساختار مواد اولیه پودری و ماده حجمی شکل مربوطه، ترکیب عنصری و فازی و خواص مکانیکی به ترتیب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و عبوری (TEM)، طیف سنجی پراش انرژی اشعه ایکس (EDX)، پراش الکترون برگشتی (EBSD)، پراش اشعه ایکس (XRD) و همچنین تحریک ضربه لرزش، ریزسختی ویکرز و آزمایش‌های استحکام کشش و خمش مورد بررسی قرار گرفت. ساختار نمونه‌ها از محلول جامد تک‌فاز FCC با آنتروپی بالا با دانه‌های حاوی تعداد زیادی از دوقلویی‌های ریز و آخال‌های اکسیدی که از ابتدا در پودر اولیه حضور داشته‌اند تشکیل شده است. مورفولوژی دیمپلی شکل مربوط به مد شکست داکتیل همراه با مکان‌های جوانه‌زنی ترک در محل فازهای آخال، در سطوح شکست مشاهده گردیده است.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The present work is focused on synthesis and mechanical properties evaluation of non-equiatomic Ni1,5Co1,5CrFeTi0,5, ductile single phase high entropy alloy (HEA) with excellent mechanical properties (bend strength Rmb = 2593 MPa, tensile strength Rm = 1384 MPa, tensile elongation to fracture of 4.01%, and elastic modulus of 216 GPa) surpassing those of traditional as-cast HEA. For the alloy production, a combination of mechanical alloying (MA) process in a planetary ball mill and spark plasma sintering (SPS) for powder densification was utilized. The tensile properties of a bulk material produced by a combination of MA + SPS are characterized for the first time.

The feedstock powder and corresponding bulk material microstructure, elemental and phase composition, and mechanical properties were investigated by scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), electron backscatter diffraction (EBSD), X-ray diffraction (XRD), as well as impulse excitation of vibration, Vickers microhardness and tensile and bend strength tests, respectively. The structure of the samples consisted of single-phase FCC high entropy solid solution of extremely fine-twinned grains and oxide inclusions inherited from the original powder feedstock. Dimple-like morphology corresponding to ductile fracture mode has been observed on the fracture surfaces, with crack initiation sites on the inclusions phases.