СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОГО СПЛАВА AlCrFeCoNi, ОБЛУЧЕННОГО ИМПУЛЬСНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ

Методом проволочно-дугового аддитивного производства (WAAM) изготовлены объемные образцы высокоэнтропийного сплава нестехиометрического состава. В работе методами современного физического материаловедения  выполнен анализ элементного и фазового составов, дефектной субструктуры и трибологических свойств поверхностного слоя ВЭС, сформированного в результате облучения импульсным электронным пучком с разной плотностью энергии пучка электронов (10 – 30 Дж/см²) в среде аргона. Показано, что облучение не зависит от плотности энергии пучка электронов и приводит к фрагментации поверхности сеткой микротрещин, что свидетельствует о повышенной хрупкости исследуемого сплава. Отмечена гомогенизация сплава и формирование субмикро- и нанокристаллической структуры. Толщина модифицированного слоя увеличивается от 0,8 до 20 мкм при увеличении плотности энергии пучка электронов от 10 до 30 Дж/см². Установлена корреляция изменения нанотвердости и модуля упругости с результатами по измерению микротвердости. Коррелированное уменьшение микро- и нанотвердости и модуля Юнга свидетельствует о релаксации внутренних полей напряжений, сформированных при изготовлении сплава. Обработка электронным пучком незначительно влияет на трибологические свойства, но значительно увеличивает прочность и пластичность материала. Наибольшее значение предела прочности на сжатие 2179 МПа получено в сплаве, обработанном электронным пучком с плотностью энергии 30 Дж/см². Условный предел текучести на сжатие при этом составил 522 МПа, а модуль Юнга 257 ГПа.

1. Structure and properties of high-entropy alloys. Advanced structured materials. Vol. 107 / V.Е. Gromov, S.V. Konovalov, Yu.F. Ivanov, K.A. Osintsev. Springer; 2021:110.

2. Рогачев А.С. Структура, стабильность и свойства высокоэнтропийных сплавов. Физика металлов и металловедение. 2020;121(8):807–841. https://doi.org/10.31857/S0015323020080094. EDN: REFBUL.

3. Yeh J.-W., Chen S.-K., Lin S.-J., Gan J.-Y., Chin T.-S., Shun T.-T., Tsau C.-H., Chang S.-Y. Nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: Novel alloy design concepts and outcomes. Advanced Engineering Materials. 2004;6(5):299–303.

4. https://doi.org/10.1002/adem.200300567

5. Zhang Y., Zuo T.T., Tang Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., Lu Z.P. Mi-crostructures and properties of high-entropy alloys. Progress in Materials Science. 2014;61:1–93. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.10.001

6. Cantor B. Multicomponent and high entropy alloys. Entropy. 2014;16:4749–4768.

7. https://doi.org/10.3390/e16094749

8. Miracle D.B., Senkov O.N. A critical review of high entropy alloys and related concepts. Acta Mater. 2017;122:448–511.

9. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.081

10. Zhang W., Liaw P.K., Zhang Y. Science and technology in high-entropy alloys. Science China Materials. 2018;61(1):2–22. https://doi.org/10.1007/s40843-017-9195-8

11. Murty B.S., Yeh J.W., Ranganathan S., Bhattacharjee P.P. High-Entropy Alloys. Se-cond edition. Amsterdam: Elsevier, 2019:374.

12. Zhang Y. High-Entropy Materials: A brief introduction. Singapore: Springer Nature, 2019:159. https://doi.org/10.1007/978-981-13-8526-1

13. Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Zagulyaev D.V., Konovalov S.V., Rubannikova Yu.A., Semin A.P. Prospects for the application of surface treatment of alloys by electron beams in state of the art technologies. Progress in Physics of metals. 2020;21(3):345–362.

14. https://doi.org/10.15407/ufm.21.03.345

15. Громов В.Е., Коновалов С.В., Иванов Ю.Ф., Осинцев К.А., Шлярова Ю.А., Семин А.П. Структура и свойства высокоэнтропийных сплавов. Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2022:230.

16. Gromov V.E., Konovalov S.V., Ivanov Yu.F., Shliarova Yu.A., Vorobyov S.V., Semin A.P. Structure and properties of CrMnFeCoNi high-entropy alloy irradiated with a pulsed electron beam. Journal of Materials Research and Technology. 2022;19:4258–4269.

17. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.06.108

18. Osintsev K.A., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Konovalov S.V., Panchenko I.A., Vorobyov S.V. Evolution of structure in AlCoCrFeNi high-entropy alloy irradiated by pulsed electron beam. Metals. 2021;11(8):1228.

19. https://doi.org/10.3390/met11081228