ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ: ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫЕ СПЛАВЫ
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-2(48)-61-68
Аннотация
Сформулирована одна из основных задач современного физического материаловедения по разработке и изучению высокоэнтропийных сплавов последнего поколения. Приведен краткий обзор последних публикаций по перспективным направлениям создания и применения высокоэнтропийных сплавов. Определен набор высоких эксплуатационных характеристик высокоэнтропийных сплавов для использования в современных наукоемких отраслях промышленности: износостойкость, прочность и ударная вязкость, химическая, радиационная и коррозионная стойкость, низкая плотность, сверхпластичность и сверхтекучесть, высокая и низкая теплопроводность, диффузионное сопротивление, низкотемпературный коэффициент сопротивления, экологичность и др. Указаны области перспективного применения высокоэнтропийных сплавов в ядерных реакторах, аэрокосмических двигателях, газо- и нефтепроводах, морских конструкциях, компьютерах и электронных устройствах. Отмечено, что многие высокоэнтропийные сплавы могут быть использованы в продукции двойного назначения. В качестве примера рассмотрено предложение по созданию тонкопленочных высокорезистивных материалов с низким температурным коэффициентом сопротивления методом спиннинга. Получена лента из высокоэнтропийного сплава Кантора неэквиатомного состава и исследованы ее свойства. Высказано и обосновано предположение о дальнейшем развитии высокоэнтропийных сплавов.
Об авторах
Юрий Федорович ИвановРоссия
д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник
Александр Петрович Семин
к.т.н., к.т.н., доцент кафедры инженерных конструкций, строительных
технологий и материалов, с.н.с. УНИ
Виктор Евгеньевич Громов
д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Сергей Владимирович Боровский
соискатель кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Алексей Борисович Юрьев
д.т.н., ректор
Сергей Сергеевич Миненко
соискатель кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М.
Финкеля
Список литературы
1. Yu C., Dai Z.-W., Jiang J.-Z. High entropy metallic glasses: Glass formation, crystalliza-tion and properties. Journal of Alloys and Compounds. 2021;866:158852. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.158852
2. Rogachev A.S. Structure, stability, and prop-erties of high-entropy alloys. The physics of metals and metallography. 2020;121(8):733–764. EDN: TYMYVL. https://doi.org/10.1134/S0031918X20080098
3. Khan M.M., Nemati A., Rahman Z.U., Shah U.H., Asgar H., Haider W. Recent advancements in bulk metallic glasses and their applications: a review. Critical Reviews in Solid State and Ma-terials Sciences. 2018;43(3):233–268.
4. http://dx.doi.org/10.1080/10408436.2017.1358149
5. Zhang Y., Zuo T.T., Tang Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., Lu Z.P. Microstruc-tures and properties of high-entropy alloys. Progress in Materials Science. 2014;61:1–93.
6. https://doi.org/10.1016/J.PMATSCI.2013.10.001
7. Cantor B. Multicomponent and high entropy alloys. Entropy. 2014;16(9):4749–4768.
8. http://dx.doi.org/10.3390/e16094749
9. Miracle D.B., Senkov O.N. A critical review of high entropy alloys and related concepts. Acta Materialia. 2017;122:448–511.
10. http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.081
11. Zhang W., Liaw P.K., Zhang Y. Science and technology in high-entropy alloys. Science China Materials. 2018;61(1):2–22.
12. https://doi.org/10.1007/s40843-017-9195-8
13. Gorban’ V.F., Krapivka N.A., Firstov S.A. High-entropy alloys – electron concentration – phase composition – lattice parameter-properties. The Physics of Metals and Metal-lography. 2017;118(10):1017–1029. http://dx.doi.org/10.1134/S0031918X17080051
14. Ivchenko M.V., Pushin V.G., Wanderka N. High-entropy equiatomic alloys FlCrFeCo-NiCu: Hypotheses and experimental facts. Technical Physics. 2014;84:57–69.
15. http://dx.doi.org/10.1134/S1063784214020108
16. Yeh J.–W. Physical metallurgy of high-entropy alloys. JOM. 2015;67(10):2254–2261.
17. https://doi.org/10.1007/s11837-015-1583-5
18. Tsai M.–H., Yeh J.–W. High-entropy alloys: a critical review. Materials Research Letters. 2014;2(3):107–123. http://dx.doi.org/10.1080/21663831.2014.912690
19. Alaneme K.K., Bodunrin M.O., Oke S.R. Pro-cessing, alloy composition and phase transi-tion effect on the mechanical and corrosion properties of high entropy alloys: a review. Journal of Materials Research and Technology. 2016;5(4):384–393. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmrt.2016.03.004
20. Murty B.S., Yeh J.W., Ranganathan S., Bhattacharjee P.P. High-Entropy Alloys. Sec-ond edition. Amsterdam: Elsevier. 2019:374. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-816067-1.00006-0
21. Zhang Y. High-Entropy Materials. A brief in-troduction. Singapore: Springer Nature. 2019:159. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-13-8526-1
22. Gromov V.E., Konovalov S.V., Ivanov Yu.F., Osintsev K.A. Structure and properties of High entropy alloys. Springer: Advanced structure materials. 2021;107:110.
23. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-78364-8
24. Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Osintsev K.A., Shlyarova Yu.A., Panchenko I.A. High entro-py alloys: Structure and properties. Moscow: RuScience. 2022;202. EDN: XMPWTH.
25. Jo Y.H., Doh K.–Y., Kim D.G., Lee K., Kim D.W., Sung H., Sohn S.S., Lee D., Kim H.S., Lee B.-J., Lee S. Cryogenic-temperature fracture toughness analysis of non-equiatomic V10Cr10Fe45Co20Ni15 high-entropy alloy. Journal of Alloys and Compounds. 2019;809:151864.
26. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.151864
27. Zhao R.–F., Ren B., Zhang G. –P., Liu Z.–X., Cai B., Zhang J.–J. CoCrxCuFeMnNi high-entropy alloy powders with superior soft mag-netic properties. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2019;491:165574.
28. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.165574
29. Tian F., Zhao H., Wang Y., Chen N. Investigating effect of ordering onmagnetic-elastic property of FeNiCoCr medium-entropy alloy. Scripta Materialia. 2019;166:164–167. 236.
30. http://dx.doi.org/10.1016/j.scriptamat.2019.03.023
31. Zuo T., Gao M.C., Ouyang L., Yang X., Cheng Y., Feng R., Chen S., Liaw P.K., Hawk J.A., Zhang Y. Tailoring magnetic behavior of CoFeMnNiX (X 1/4 Al, Cr, Ga, and Sn) high entropy alloys by metal doping. Acta Materialia. 2017;130:10–18. http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2017.03.013
32. Mishra R.K., Shahi R. A systematic approach for enhancing magnetic properties of CoCrFeNiTi-based high entropy alloys via stoichiometric variation and annealing. Jour-nal of Alloys and Compounds. 2020;821:153534.
33. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153534
34. Kalpajians S., Schmid S. Manufacturing Engi-neering and technology. Singapore: Prentice Hall. 2006:1299.
35. Yeh J.W. Recent progress in high entropy al-loys. Annales De Chimie – Science. 2006;31:633–648. http://dx.doi.org/10.3166/acsm.31.633-648
36. Lin R.Ch., Lee T.H., Wu D.H., Li Y.Ch., Study of thin film resistors prepared using NiCrSiLeTa High entropy alloys. Advanced in material science and engineering. 2015;2015:1–7.
37. https://doi.org/10.1155/2015/847191
38. Chen Yu., Dai Z.-W., Jiang, J.-Z. High metal-lic glasses: glass formation crystallization and properties. Journal of Alloys and Compounds. 2021;866:158852. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.158852
39. Zhang M., Gong P., Li N., Zheng G., Deng L., Jin J., Li Q., Wang X. Oxidation behavior of a Ti16.7Zr16.7Hf16.7Cu16.7Ni16.7Be16.7 high- entropy bulk metallic glass. Materials Letters. 2019;236:135–138. http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2018.10.056
40. Gong P., Li F., Deng L., Wang X., Jin J. Re-search on nano-scratching behavior of TiZrHfBeCu(Ni) high entropy bulk metallic glasses. Journal of Alloys and Compounds. 2020;817:153240. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153240
41. Gong P., Li F., Deng L., Wang X., Jin J. Dy-namic mechanical relaxation behavior of Zr35Hf17.5Ti5.5Al12.5Co7.5Ni12Cu10 high entropy bulk metallic glass. Journal of Materi-als Science & Technology. 2021;83:248–255. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153240
42. Li M., Guan H., Yang S., Ma X., Li Q. Minor Cr alloyed Fe–Co–Ni–P–B high entropy bulk metallic glass with excellent mechanical prop-erties. Materials Science and Engineering: A. 2021;805:140542. https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.140542
43. Li M., Guan H., Yang S., Ma X., Li Q. Fe-based metallic glass reinforced FeCoCrNiMn high entropy alloy through selective laser melting. Journal of Alloys and Compounds. 2020;822:153695. https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.140542
44. Pang C.M., Yuana C.C., Chena L., Xua H., Guoa K., Hea J.C., Lia Y., Weia M.S., Wang X.M., Huo J.T., Shen B.L. Effect of Yttrium addi-tion on magnetocaloric properties of Gd‒Co‒Al‒Ho high entropy metallic glasses. Journal of Non-Crystalline Solids. 2020;549:120354. http://dx.doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2020.120354
45. Zhao Y., Zhao P., Li W., Kou S., Jiang J., Mao X., Yang Z. The microalloying effect of Ce on the mechanical properties of medium entropy bulk metallic glass composites. Crys-tals. 2019;9(9):483. https://doi.org/10.3390/cryst9090483
46. Yang Y., Liu C.T. Size effect on stability of shear-band propagation in bulk metallic glass-es: an overview. Journal of Materials Science. 2012;47(1):55–67. http://dx.doi.org/10.1007/s10853-011-5915-8
47. Rashidi R.M., Malekan M., Gholamipour R. Crystal-lization kinetics of Cu47Zr47Al6 and (Cu47Zr47Al6)99Sn1 bulk metallic glasses. Journal of Non-Crystalline Solids. 2018;498:272–280. http://dx.doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.06.042
48. Shao L., Xue L., Wang Q., Ma K., Huang J., Shen B. Effects of Si addition on glass-forming ability and crystallization behavior of DyCoAl bulk metallic glass. Journal of Alloys and Compounds. 2021;874:159964.
49. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.159964
Рецензия
Для цитирования:
Иванов Ю.Ф., Семин А.П., Громов В.Е., Боровский С.В., Юрьев А.Б., Миненко С.С. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ: ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫЕ СПЛАВЫ. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2024;(2):61-68. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-2(48)-61-68
For citation:
Ivanov Yu., Semin A., Gromov V., Borovskii S., Yur’ev A., Minenko S. PERSPECTIVE TRENDS OF CREATION AND APPLICATION: HIGH-ENTROPY GLASSES. Bulletin of the Siberian State Industrial University. 2024;(2):61-68. (In Russ.) https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-2(48)-61-68