СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ И СВОЙСТВА ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОГО СПЛАВА CrMnFeCoNi ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКИ

Для высокоэнтропийного сплава (ВЭС) CoCrFeMnNi неэквиатомного состава, полученного методом проволочно-дугового аддитивного производства (WAAM), сняты и проанализированы кривые деформации при растяжении образцов после изготовления и электронно-пучковой обработки (ЭПО). Установлены зависимости предела прочности и относительного удлинения, микротвердости от плотности энергии пучка электронов. Обнаружено, что уменьшение предела прочности и относительного удлинения усиливается с ростом плотности энергии пучка электронов. Выявлены ямочный характер излома и наличие микропор, микрорасслоений. Показаны области с полосовой (пластинчатой) структурой, площадь которой увеличивается с ростом плотности пучка электронов от 25 % при 10 Дж/см² до 65 % при 30 Дж/см². С ростом плотности энергии пучка электронов изменяется толщина расплавленного слоя в пределах 0,8 – 5,0 мкм, а средний размер ячеек кристаллизации увеличивается от 310 нм при 15 Дж/см² до 800 нм при 30 Дж/см². Установлено немонотонное изменение скалярной плотности дислокаций, достигающее максимального значения (примерно 5,5∙10¹⁰ см^–2) на расстоянии 25 мкм от поверхности облучения. Показано, что в поверхностном слое формируется неразориентированная ячеистая дислокационная субструктура с размерами ячеек от 400 до 600 нм. При удалении от поверхности дислокационная субструктура меняется с ячеистой к ячеисто-сетчатой и на расстоянии 120 – 130 мкм к субструктуре исходного сплава с хаотическим распределением дислокаций. Высказано предположение, что дефекты, образующиеся в поверхностных слоях при ЭПО, могут быть одной из причин снижения предельных значений прочности и пластичности ВЭС.

1. 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. Р. 435–474.

2. Wu H., Huang S., Zhao C., Zhu H., Xie Z., Tu C., Li X. Microstructures and mechanical properties of in-situ FeCrNiCu high entropy alloy matrix composites reinforced with NbC particles // Intermetallics. 2020. Vol. 127. Article 106983.

3. Liu Y., Zhang Y., Zhang H., Wang N., Chen X., Zhang H., Li.Y. Microstructure and mechanical properties of refractory HfMo0,5NbTiV0,5Six high entropy compo-sites // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 694. P. 869–876.

4. Zhang Y., Han T., Xiao M., Shen Y. Effect of Nb content on microstructure and properties of laser cladding FeNiCoCrTi0,5Nbx high-entropy alloy coating // Optic. 2019. Vol. 198. Article 163316.

5. Tabachnikova E.D., Shapovalov Yu.A., Smirnov S.N., Gorban V.F., Krapivka N.A., Firstov S.A. Low-temperature mechanical properties and thermally activated plasticity parameters of the CrMnFeCoNi2Cu high en-tropy alloy // Low Temperature Physics. 2020. Vol. 46. No. 9. P. 1131–1141.

6. Ремпель А.А., Гельчинский Б.Р. Высокоэнтропийные сплавы: получение, свойства, практическое применение // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 3-4. С. 248–253.

7. Рогачев А.С. Структура, стабильность и свойства высокоэнтропийных сплавов // Физика металлов и металловедение. 2020. Т. 121. С. 807–841.

8. Башев В.Ф., Кушнерев А.И. Структура и свойства литых и жидкозакаленных высо-коэнтропийных сплавов системы Al–Cu– –Fe–Ni–Si // Физика металлов и металловедение. 2017. Т. 118. № 1. С.42–50.

9. Miracle D.B., Senkov O.N. A critical review of high entropy alloys and related concepts // Acta Materialia. 2017. Vol. 122. P. 448–511.

10. 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 металлургия. 2021. № 4. С. 1–8.

11. 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. 110.

12. Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Коновалов С.В. Шлярова Ю.А. Эволюция структуры AlCoCrFeNi высокоэнтропийного сплава при облучении импульсным электронным пучком // Журнал технической физики. 2021. Т. 91. № 12. С. 1971–1974.

13. Zhang T., Xin L., Wu F., Xiang Chen J., Jiang S., Huang Y., Chen S. Microstructure and mechanical of FexCoCrNiMn high-entropy alloys // Journal of Materials Science and Technology. 2019. Vol. 35. No. 10. P. 2331–2335.

14. Gludovatz B.A., Hohenwarter A., Catoor D., Chang E.H., George E.P., Ritchie R.O. Frac-ture-resistant high-entropy alloy for cryogenic applications // Science. 2014. Vol. 345. No. 6201. P. 1153–1158.

15. Proskyrovsky D.I., Rotshtein V.P., Ozur G.E., Ivanov Y.F., Markov A.B. Physical foundations for surface treatment of materials with low energy, high current electron beams // Surface and Coatings Technology. 2000. Vol. 125. No 1-3. P. 49–56.

16. Valkov S., Ormanova M., Petrov P. Electron-beam surface treatment of metals and alloys: Techniques and trends // Metals. 2020. Vol. 10. No. 9. P. 1–20.

17. Konovalov S., Ivanov Y., Gromov V., Pan-chenko I. Fatigue-Induced Evolution of ALSI 310S Steel Microstructure after Electron Beam Treatment // Materials. 2020. Vol.13. No. 20. Article 4567.

18. 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.

19. Lyu P., Peng T., Miao Y., Liu Z., Gao Q., Zhang C., Jin Y., Guan Q., Cai J. Microstructure and properties of CoCrFeNiMo0.2 high-entropy alloy en-hanced by high-current pulsed electron beam // Surface and Coatings Technology. 2021. Vol. 410. Article 126911.

20. Cai J., Yao Y., Gao C., Lyu P., Meng X., Guan Q., Li Y., Han Z. Comparison of microstructure and oxidation behavior of NiCoCrAlYSi laser cladding coating before and after high-current pulsed electron beam modification // Journal of alloys and Compounds. 2021. Vol. 881. Article 160651.

21. 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. Article 1228.

22. ГОСТ 1497 – 84 Металлы. Методы испытаний на растяжение. М.: Стандартинформ, 2005. 24 с.

23. Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. Наноструктурирование поверхности ме-таллокерамических и керамических материалов при импульсной электронно-пучковой обработке // Известия вузов. Физика. 2008. № 5. С. 60–70.

24. Томас Г., Гориндж М.Дж. Просвечи-вающая электронная микроскопия материалов. М.: Наука, 1983. 320 с.

25. Egerton F.R. Physical Principles of Electron Microscopy. Basel: Springer International Publishing, 2016. 196 р.

26. Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Mi-croscopy. Characterization of Nano-materials. New York: Springer, 2014. 717 р.

27. Carter C.B., Williams D.B. Transmission Electron Microscopy. Berlin: Springer International Publishing, 2016. 518 р.