vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"vsgiu-216Research ArticleСтатьиИЗМЕНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОГО СПЛАВА CoCrFeMnNi ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКИCHANGES IN THE FRACTURE SURFACE OF A HIGH-ENTROPY CoCrFeMnNi ALLOY AFTER ELECTRON BEAM PROCESSINGhttps://orcid.org/0000-0001-8022-7958ИвановЮрий ФедоровичIvanovYuri F.

д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Chief Researcher

yufi55@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4809-8660КоноваловСергей ВалерьевичKonovalovSergei V.

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой технологии металлов и авиационного материаловедения

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Metal Technology and Aviation Materials Science

ksv@ssau.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3957-0249ВоробьевСергей ВладимировичVorob’ovSergei V.

д.т.н., старший научный сотрудник управления научных исследований

Doctor of Technical Sciences, Senior Researcher, Department of Scientific Research

sparrow1981@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5677-1427ШляроваЮлия АндреевнаShlyarovaYulia A.

аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля, научный сотрудник лаборатории электронной микроскопии и обработки изображений

postgraduate student of the Department of Natural Sciences n.a. Prof. V.M. Finkel, Researcher, Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing

rubannikova96@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5147-5343ГромовВиктор ЕвгеньевичGromovViktor E.

д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Head of the Department of Natural Sciences n.a. Prof. V.M. Finkel

gromov@physics.sibsiu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3989-7420СеминАлександр ПетровичSeminAlexander P.

к.т.н., заведующий кафедрой инженерных конструкций, строительных технологий и материалов

Candidate of Technical Sciences, Head of the Department of Engineering Structures, Building Technologies and Materials

syomin53@gmail.comИнститут сильноточной электроники СО РАНРоссияInstitute of High Current Electronics SB RASRussian FederationСамарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. КоролеваRussian FederationSamara National Research UniversityRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial UniversityRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial University Russian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial UniversityRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial UniversityRussian Federation202218062025016974Copyright © Иванов Ю.Ф., Коновалов С.В., Воробьев С.В., Шлярова Ю.А., Громов В.Е., Семин А.П., 20252025Иванов Ю.Ф., Коновалов С.В., Воробьев С.В., Шлярова Ю.А., Громов В.Е., Семин А.П.Ivanov Y., Konovalov S., Vorob’ov S., Shlyarova Y., Gromov V., Semin A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/216

По технологии проволочно-дугового аддитивного производства (WAAM) был получен высокоэнтропийный сплав (ВЭС) CoCrFeMnNi неэквиатомного состава. Методами сканирующей электронной микроскопии исследована структура поверхности разрушения образцов ВЭС в исходном состоянии и после облучения импульсным электронным пучком (плотность энергии пучка электронов       10 – 30 Дж/см2; длительность 50 мкс; количество импульсов 3; частота следования импульсов 0,3 Гц). Исследование поверхности разрушения высокоэнтропийных сплавов после электронно-пучковой обработки (ЭПО) кроме областей с вязким механизмом разрушения выявило области с полосовой (пластинчатой) структурой. Площадь с полосовой структурой увеличивается с ростом плотности пучка электронов от 25 (10 Дж/см2) до 65 % (30 Дж/см2). Диаметр ямок отрыва в полосах разрушения изменяется в пределах 0,1 – 0,2 мкм, что значительно меньше размера ямок отрыва остальной части образца ВЭС. Толщина расплавленного слоя после ЭПО изменяется в пределах 0,8 – 5,0 мкм и увеличивается с ростом плотности энергии пучка электронов. Средний размер ячеек кристаллизации, сформированных при ЭПО, зависит от плотности энергии пучка электронов и увеличивается от 310 (15 Дж/см2) до 800 нм (30 Дж/см2).

Using the technology of wire-arc additive manufacturing (WAAM), a high-entropy alloy (HEA) CoCrFeMnNi of non-equiatomic composition was obtained. Using scanning electron microscopy, the structure of the destruction surface of HEA samples in the initial state and after irradiation with a pulsed electron beam with the following parameters was studied: electron beam energy density 10–30 J/cm2, duration 50 μs, number of pulses 3, pulse repetition rate 0,3 Hz. The study of the destruction surface of the HEA after EPO, in addition to areas with a viscous mechanism of destruction, revealed areas with a strip (lamellar) structure. The area with a band structure increases with an increase in the electron beam density from 25 % at 10 J/cm2 to 65 % at 30 J/cm2. The diameter of the separation pits in the fracture bands varies within 0.1–0.2 µm, which is much smaller than the size of the separation pits in the rest of the HEA sample. After EPO, the thickness of the molten layer varies within (0.8-5.0) µm and increases with increasing energy density of the electron beam. The average size of crystallization cells formed during EPO depends on the energy density of the electron beam and increases from 310 nm at 15 J/cm2 to 800 nm at 30 J/cm2.

высокоэнтропийный сплавэлектронно-пучковая обработкаструктураповерхность разрушенияhigh-entropy alloyelectron-beam processingstructurefracture surfaceReferencesGeorge E.P., Curtin W.A., Tasan C.C. High entropy alloys: A focused review of mechanical properties and deformation mechanisms // Acta Materialia. 2020. Vol. 188. P. 435–474.George E.P., Curtin W.A., Tasan C.C. High entropy alloys: A focused review of mechanical properties and deformation mechanisms. Acta Materialia. 2020, vol. 188, pp. 435–474.Miracle D.B., Senkov O.N. A critical review of high entropy alloys and related concepts // Acta Materialia. 2017. Vol. 122. P. 448–511.Miracle D.B., Senkov O.N. A critical review of high entropy alloys and related concepts. Acta Materialia. 2017, vol. 122, pp. 448–511.Zhang W., Liaw P.K., Zhang Y. Science and technology in high-entropy alloys // Science China Materials. 2018. Vol. 61. No. 1. P. 2–22.Zhang W., Liaw P.K., Zhang Y. Science and technology in high-entropy alloys. Science China Materials. 2018, vol. 61, no. 1, pp. 2–22.Осинцев К.А., Громов В.Е., Коновалов С.В., Иванов Ю.Ф., Панченко И.А. ВЭС: структура, механические свойства, механизмы деформации и применение // Известия вузов. Черная метал-лургия. 2021. Т. 64. № 4. С. 259–265.Osintsev K.A., Gromov V.E., Konovalov S.V., Ivanov Yu.F., Panchenko I.A. WES: structure, mechanical properties, deformation mechanisms and application. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2021, no. 4, pp. 1–8. (In Russ.).Gromov V.Е., Konovalov S.V., Ivanov Yu.F., Osintsev K.A. Structure and properties of high-entropy alloys // Springer. Advanced structured materials. 2021. Vol. 107. P. 79–110.Gromov V.Е., Konovalov S.V., Ivanov Yu.F., Osintsev K.A. Structure and properties of high-entropy alloys. Springer. Advanced structured materials. 2021, vol. 107, pp. 79–110.Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Коновалов С.В., Шлярова Ю.А. Эволюция структуры AlCoCrFeNi высокоэнтропийного сплава при облучении им-пульсным электронным пучком // Журнал техни-ческой физики. 2021. Т. 91. № 12. С. 1971–1974.Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Konovalov S.V., Shlyarova Yu.A. Structure evolution of AlCoCrFeNi high-entropy alloy under pulsed electron beam irradiation. Zhurnal tekhnicheskoi fiziki. 2021, vol. 91, no. 12, pp. 1971–1974. (In Russ.).Konovalov S.V., Komissarova I.A., Kosiniv D.A., Ivanov Y.F., Gromov V.E. Structure of titanium alloy, modified by electron beams and destroyed during fatigue // Letters on Materials. 2017. Vol. 7. No. 3. P. 266–271.Konovalov S.V., Komissarova I.A., Kosiniv D.A., Ivanov Y.F., Gromov V.E. Structure of titanium alloy, modified by electron beams and destroyed during fatigue. Letters on Materials. 2017, vol. 7, no. 3, pp. 266–271.Osintsev K., Gromov V., Ivanov Y., Konovalov S., Panchenko I., Vorobyev S. Evolution of structure in alcocrfeni high-entropy alloy irradiated by a pulsed electron beam // Metals. 2021. Vol. 11. P. 1228.Osintsev K., Gromov V., Ivanov Y., Konovalov S., Panchenko I., Vorobyev S. Evolution of structure in alcocrfeni high-entropy alloy irradiated by a pulsed electron beam. Metals. 2021, vol. 11, p. 1228.Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. Наноструктурирование поверхности металлокерамических и керамических материалов при импульсной электронно-пучковой обработке // Известия вузов. Физика. 2008. № 5. С. 60–70.Koval' N.N., Ivanov Yu.F. Nanostructuring of the surface of ceramic-metal and ceramic materials during pulsed electron-beam processing. Izvestiya vuzov. Fizika. 2008, no. 5, pp. 60–70. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.